海上油田潛油電泵“Y”型管柱測試堵塞器的研究及應用

萬禧煌

(中海石油(中國)有限公司天津分公司 天津300450)

海上油田多采用水平井或大位移井同時開采多個油層[1]，為提高油藏的采收率，保障各油層合理的開采速度，需要定期對油藏中特定的油井、油層進行測試，以便跟蹤獲取井下各生產層位流體的溫度、壓力、密度和流體性質等相關動態參數[2-3]。目前在現場進行產液剖面測試過程中，通過電纜將測試堵塞器下入與 Y接頭連接的工作筒內，測試儀器隨著電纜作業繼續下入井底[4]，在實際施工過程中往往由于測試堵塞器卡死電纜或密封不嚴泄露回流現象，導致測試施工作業失敗。筆者針對現場施工中相關復雜問題，成功改進研制了一種雙級密封測試堵塞器，有效解決了抱死電纜遇卡或密封不嚴等問題，提高了測試施工成功率。

1 技術分析

1.1 現有測試堵塞器存在問題

目前海上油田潛油電泵“Y”型管柱所使用的測試堵塞器在密封結構方式上，主要采用塔盤密封膠塊與電纜形成密封。在實際產液剖面測試過程中，由于受到井內溫度、壓力、井深、井斜、方位角空間變化引起綜合摩擦因數發生變化[5]，使測試堵塞器的密封部分調節困難；若對塔盤密封膠塊松緊調節的間隙過大，則容易造成密封不嚴導致生產液體泄露回流，若對塔盤密封膠塊松緊調節的間隙較小，則易于造成密封膠皮入井后膨脹過度(圖1)，從而形成電纜摩擦力過大卡死電纜的現象[6]，最終導致該井施工失敗。

圖1 塔盤密封測試堵塞器膠皮膨脹卡死電纜狀態Fig.1 Cable stuck by rubber expansion of tray seal test plugger

1.2 整體改進設計思路

針對塔盤密封測試堵塞器在應用中出現的系列問題，通過梳理分析，圍繞測試堵塞器密封結構進行改進設計，主要采用盤根膠塊和流管結合的雙級密封結構，其容易組裝，可靠性高，操作簡單，切實解決了現場塔盤密封膠塊松緊調節間隙把握不當，入井后膨脹卡死電纜等諸多問題。

2 結構原理

2.1 主要結構

雙密封測試堵塞器結構如圖2所示，主要由打撈頭、一級盤根密封、二級流管密封、外殼本體、臺階密封及導向頭組成。

圖2 雙密封測試堵塞器結構示意圖Fig.2 Structure sketch of double seal test plugger

2.2 工作原理

在入井前，將電纜從密封盤根中心穿過，并根據測試電纜實際外徑選擇相應不同內徑型號的流管，依次組裝至測試堵塞器本體內，組合成雙層密封。流管大于電纜直徑 0.1～0.2mm，不受井下流體性質及溫度影響，不會產生膨脹抱死電纜；堵塞器上端增加小盤根形成一級密封，由于裝載量大幅度減少，膠塊膨脹擠壓能力下降，且下部有二級流管作用，因而對盤根調節量精度的操作要求大為降低，現場容易實現快速組裝。

2.3 技術參數

主要技術參數如表1所示。

表1 雙密封測試堵塞器主要技術參數Tab.1 Main technical parameters of double seal test plugger

2.4 性能特點

①由一級盤根密封和二級流管密封組合形式，密封能力好，效果佳。

②密封結構一級盤根密封采用小盤根膠塊，膨脹變形能力下降，難以擠壓抱死電纜。

③結構簡單，易于組裝，加工及維護成本低廉。

3 現場應用實例

雙密封測試堵塞器目前已在渤海油田多口生產井先后進行產液剖面測試，均正常完成了測試作業需求，特別是解決了某油田 1#井等四口井因傳統塔盤測試堵塞器反復出現卡死而未能順利展開測試的問題。

1#井為某油田一口定向井，具有中高孔滲的地質特征，原油流體粘度低、含硫量低，膠質瀝青質含量中等，井下生產管柱類型為Y型電潛泵分采管柱。為了明確各層產出現狀，對該井進行了產液剖面測試，現場組下塔盤式測試堵塞器連接測試儀入井到位且驗封合格，進行五上五下測量時發現電纜遇卡，未能實現測試。

通過問題研究并更換雙密封測試堵塞器連接測試儀再次組織測試，重新入井到位后，井口正擠8MPa×10min驗封雙密封測試堵塞器座封合格，啟泵恢復生產并跟蹤 24h計量化驗生產穩定后，正常錄取了五上五下連續流量資料，順利完成了該井產液剖面測試并獲取了相關資料數據(圖3)。

前期未能順利展開測試的剩余三井次，現場先后在重新采用雙密封測試堵塞器后均一次成功實現了相關產液剖面測試工作，表明雙密封測試堵塞器性能良好，具有一定的推廣優勢。

圖3 某油田1#井測試綜合解釋成果Fig.3 Comprehensive interpretation result of well 1 # in an oilfield

4 結 論

①該雙級密封測試堵塞器可滿足 Y管柱電潛泵結構井進行產液剖面測試作業需求。

②現場應用表明，該雙級密封測試堵塞器克服了傳統堵塞器密封存在的不足，針對產液剖面測試過程中因膠塊膨脹產生電纜抱死或密封泄露回流等現象提供了解決方案。

③該雙級密封測試堵塞器應用性能效果好，保障測試質量效率，從而避免產生相關復雜情況，減少了潛油電泵因多次重復啟停而引發故障的成本，具有很好的推廣應用價值。