Y455可取式橋塞現場應用

王紅鷹

摘 要：針對丘東油田氣井壓裂改造暫時封層的需要，綜合考慮儲層保護的要求，給出使用Y455可取式橋塞作為暫堵工具的解決途徑。重點介紹了該橋塞的相關技術問題和現場實施過程，現場應用取得了良好效果。

關鍵詞：Y455、可取式橋塞、壓裂、封層

前言

在石油勘探開發過程中，封層是一項常見的也是非常重要的作業工序，根據不同作業目的需要對相關產層進行臨時或永久性封堵，以便準確地評價產層特性，科學合理地制定和實施開發方案。目前，常采用的封層工藝主要有水泥塞封、機械式封層，有各自不同的特點和適用范圍。本文針對丘東氣井暫時性封層壓裂改造的需求，研究提出應用Y455可取式橋塞完成封層作業。

1、應用背景簡介

丘東油田氣井壓裂改造過程中，經常面臨暫時封堵下層，壓裂中、上層后投產的需求，壓裂工藝管柱主要采取噴砂滑套+Y221和Y111+噴砂滑套+Y221兩種主要形式，壓裂改造后要求釋放下層以便投產。工藝管柱采取耐壓70MPa的Y221封隔器作為壓裂主體封隔器，如需要套管保護則在噴砂滑套上增加Y111封隔器，為了防止壓裂完后管柱砂卡的意外情況，均在上部連接安全丟手接頭。

2、Y455可取式橋塞簡介

Y455可取式橋塞是一種封隔器型橋塞，可用電纜或液壓坐封工具坐封，用油管、鋼絲繩或連續油管上提回收。這種橋塞可用于封隔層間、油井增產或井口維修（測試、壓裂和修井）等措施，工具坐封完成后，可以有效封隔層位，此時可從井中下入或起出其它施工工具，從而省去了壓井的需要。

1.1 橋塞組成

該橋塞主要由坐封機構、密封機構、錨定機構組成。坐封機構主要完成橋塞的坐封、丟手任務。錨定機構在坐封的過程中卡瓦撐起錨定到套管上，內部結構自鎖，解封時自鎖解除，卡瓦恢復原位。密封機構中膠筒受壓膨脹，與套管形成可靠的密封。

該橋塞的特點是將回收頸和平衡閥組合在一個多元封隔系統上，在橋塞下部裝有鎖環制動裝置。位于多元封隔系統下的卡瓦在牢牢地將橋塞錨定在套管上后，可以承受較大的上下壓力。

2.2 技術特點

1）坐封方式靈活：可以采用電纜坐封或液壓坐封，送進方式分別是電纜、油管傳輸，只需根據具體情況選擇合適的坐封方式即可。

2）坐封力控制準確：采用張力棒控制，使張力棒斷裂的力預先可做拉伸試驗獲取數值，能可靠保證足夠的坐封力。

3）可靠的鎖緊方式：采用棘齒鎖環機構維持坐封負荷，保證在壓力變化下仍能可靠地密封。

4）可靠的防卡設計：卡瓦部分采用內置式卡瓦，卡瓦在橋塞坐封前低于卡瓦套高度，在井筒中起下時不宜遇阻遇卡。

5）錨定機構設計新穎：采用卡瓦、卡瓦套，上下錐體、棘爪機構巧妙組合，使得卡瓦錨定可靠，具備良好的雙向承壓能力。

6）安全的解封機構：平衡閥機構的存在使得橋塞解封時能夠上下壓力平衡，棘爪機構在解封時整體上移給出膠筒回彈的空間。

7）安全的打撈方式：打撈頸上留有反扣，遇到解封失敗的情況，只需在原懸重的基礎上旋轉管柱即可使打撈工具脫手。

2.3 技術參數

2.4 坐封工具與打撈工具

坐封工具，橋塞張力棒與下接頭連接，油管打壓剪斷防座剪釘，液缸下行帶動適配套下行，推動橋塞卡瓦撐起咬合到套管上，壓縮膠筒密封環形空間，同時橋塞內部自鎖保持坐封負荷。拉斷張力棒后，完成坐封、丟手卸壓過程，橋塞留于井下。

打撈工具，關鍵部件在于打撈卡瓦，它帶有缺口，具備一定的彈性，有左旋螺紋，與打撈頸上螺紋配合。上提管柱時，打撈卡瓦錐面與下接頭內錐面配合，壓縮卡瓦抱緊打撈頸，完成橋塞解封。

2.5 回收程序

1）回收橋塞之前應反循環沖砂，以便使回收工具順利套鎖在打撈頸上。

2）下放回收工具在橋塞上施加2噸左右的壓力，讓其全部套入橋塞打撈頸中，等待一段時間。

3）上提工具打開平衡閥，上提負荷2噸，平衡閥打開，橋塞上下壓力進行平衡。

4）輕輕下放，安全關閉平衡閥，此時橋塞仍處于坐封狀態。

5）上提解封、回收橋塞：上提工具重新打開平衡閥，剪斷下端剪切銷，上提距離3m左右時，卡瓦、封隔元件收縮。可下放工具串到坐封段以下驗證是否完全解封。

6）不能回收時的緊急丟手：上提管柱負荷約0.5噸，右旋管柱，回收工具將從橋塞上丟手，就可換用打撈筒和油管震擊器進行打撈，回收橋塞。

3、優選理由

目前，經常使用的封層工藝主要有水泥塞封和機械式橋塞封層，機械式橋塞從解封角度講分為可鉆式和可取式兩種，選用可取式橋塞的理由如下：

作業需求方面：封層是暫時的，配合壓裂改造施工，要求承壓能力高。可鉆式橋塞、可取式橋塞均可達到要求。

儲層保護方面：要求盡可能地減少入井液量，以加強對儲層的保護。可鉆式橋塞壓裂時要求上覆沙層加強對橋塞的保護，解封方式為磨銑，需要專門下一趟磨銑管柱，而且要不斷沖洗，不利于儲層保護，殘體需要打撈或追至井底。

三層壓裂管柱使用：目前，三層壓裂管柱施工風險較大，一旦發生遇卡遇阻現象，將會大費周折，更加不利于氣井儲層保護。

4、現場應用

紅臺2-22井是紅臺區塊一口氣井，該井措施要求暫時封堵下層（9、10號層），射孔4、6、8號層，分層壓裂4、6和8號層，壓裂后合層投產，壓裂工藝管柱。套管內徑Φ121.36mm，最大井斜2.95°。

4.1坐封

油管打壓5-10-15-20-25MPa，各觀察3min，穩壓，繼續打壓至30MPa，未丟手。上提管柱5噸，繼續打壓至30MPa，環空大量返液。關閉套管閘門，打壓20MPa，觀察30min，無壓降;下探3噸無位移，證明橋塞密封性良好、丟手成功。

4.2 壓裂

第一層壓裂：總液量213.6m3，加砂（20-40目陶粒）32.2m3，最高壓力40MPa，停泵壓力23.2MPa。

第二層壓裂：總液量129.3m3，加砂（20-40目陶粒）16.5m3，最高壓力35.9MPa，停泵壓力26.5MPa。

4.3 打撈橋塞

起出壓裂管柱后，用 30m3活性水循環脫氣至出口穩定，之后邊放管柱邊沖洗，沖至橋塞位置后加大排量反洗至進出口水質一致，共返出壓裂砂約80L。管柱原懸重22噸，下放管柱加壓3噸，上提管柱負荷2噸打開平衡閥平衡橋塞處上下壓力，下放管柱加壓4噸，緩慢上提負荷2噸再次打開平衡閥，繼續上提負荷至26噸時負荷降為原懸重。繼續上提管柱5m，之后多次上提下放管柱無卡阻現象，確認打撈成功。

5、結論及認識

至2010年底，該橋塞在丘東油田應用3井次，均是用于暫時封層，配合壓裂改造施工，取得了良好的應用效果，沒有出現密封失效或打撈失敗的情況，取得以下認識：

1、該橋塞起下容易、坐封解封可靠，密封可靠，具備良好的雙向承壓能力。

2、平衡閥機構有效平衡橋塞上下壓力，棘齒鎖環機構有效維持坐封負荷。

3、技術成熟，具備推廣應用的條件。

參考文獻：

[1]劉志成. 淺析可取式橋塞機械的結構及設計[J]. 中國設備工程， 2018（1）：2.