青西深井封隔器坐封工藝技術分析

朱建斌，薛玉軍，朱麗霞

1.中國石油玉門油田分公司青西采油廠（甘肅酒泉735200）2.中國石油玉門油田分公司煉油化工總廠（甘肅酒泉735200）

青西深井封隔器坐封工藝技術分析

朱建斌1，薛玉軍1，朱麗霞2

1.中國石油玉門油田分公司青西采油廠（甘肅酒泉735200）2.中國石油玉門油田分公司煉油化工總廠（甘肅酒泉735200）

在油水井生產(chǎn)、解堵、酸化與壓裂施工中，封隔器的坐封成功、密封緊密等，成為作業(yè)成功的關鍵保證。但有時候個別井次會出現(xiàn)坐封失敗、提前失效以及后續(xù)解封困難等，分析與總結這些情形，提出改善封隔器坐封成功率的有效方法和使用注意事項：在下封隔器前，必須有通井工序；入井后限速平穩(wěn)下鉆，不得頓鉆、卡鉆；預先配好坐封深度；與伸縮管配合使用，做好入井前檢查;根據(jù)封隔器特點及油水井狀況進行解封。結果表明，其提高了坐封成功率，順利解封封隔器。

封隔器；青西采油廠；坐封成功率；解封

封隔器是用于封隔套管與管柱環(huán)空、隔絕產(chǎn)層，以實現(xiàn)控制產(chǎn)（注）液，保護套管的重要井下工具。目前，除主要應用于采油、注水工藝外，最重要的就是酸化與壓裂施工，實施儲層改造[1]。

1 青西采油廠封隔器使用現(xiàn)狀

自青西油田開發(fā)以來，已經(jīng)陸續(xù)使用包括RTTS—Y221—114/148、MRCH—Y241—110/146、ZY541—114/146/148等系列封隔器，它們廣泛應用于采油井負壓采油、增大生產(chǎn)壓差，注水井保護套管與套管頭、增注措施，解堵、酸化、壓裂等儲層改造，在增加油井產(chǎn)量、擴大注水規(guī)模、提高措施有效性方面取得了較好的應用效果。

但是，在這些封隔器的使用過程中，也多次出現(xiàn)坐封失敗、密封不嚴、提前解封失效，導致油井套壓上升、水井泵注壓力上升注水量下降，以及酸化與壓裂施工時提不起壓力和排量、甚至施工失敗等后果。

2 封隔器坐封失敗原因分析

2.1 自身因素導致坐封失敗

封隔器本身有許多配件，尤其是機械配合件，對加工精度、配合公差、耐溫耐壓等級等都有很高的要求，特別是在青西油田油水井、措施井上所使用的封隔器，質量要求非常高。但封隔器坐封失敗、提前失效、下鉆卡鉆、解封困難等個別情況的出現(xiàn)和發(fā)生，與其自身質量、強度、耐溫、耐壓、耐酸腐蝕等性能有直接關系[2]。例如，2012年西參一X井復合解堵時所用封隔器，下鉆時遇阻，后起出檢查發(fā)現(xiàn)一片卡瓦牙基本銼斷脫落；2012年8月窿7X井新投酸化完，封隔器解封十分困難，廠技術人員現(xiàn)場指導也未能解卡，最后將其起出后發(fā)現(xiàn)一片水力錨并未收回、膠筒也已發(fā)生翻滾破爛，而該井上部是大尺寸套管，對封隔器的起下鉆基本無任何影響。

此外，對近年來所使用的封隔器情況分析，部分產(chǎn)品并不完全適用于青西的油水井。主要是封隔器膠筒所采用的材質，不能適用于青西油水井溫度梯度變化大、井底溫度高、產(chǎn)液中礦化度高、注水井水質部分參數(shù)不達標的客觀情形。

2.2 下鉆速度過快

個別封隔器，在入井后，下鉆速度沒有掌控好，下鉆過快，受到套管壁的摩擦、碰撞，在喇叭口、造斜點、井斜較大點嚴重受力，以及液擊力作用，導致部分附件提前張開、卡鉆甚至坐封。

2.3 井身結構影響

青西油田的油水井，套管也常采取多級組合形式，尤其是老井。許多井經(jīng)過多年的生產(chǎn)，不僅大修、側鉆、打塞、鉆塞、酸化壓裂等大型施工損傷套管，部分井段又受地應力作用引起變形，井筒液性對管壁腐蝕，都對井身結構造成了較大影響。另外，鉆井時井斜、狗腿、井眼軌跡不規(guī)則，從根本上決定了井身結構的復雜。這樣使得封隔器在下鉆時，由于井身結構所產(chǎn)生的不規(guī)則外力作用很多，甚至損傷封隔器。而對于采油措施常使用的RTTS系列封隔器，一旦受到旋轉扭矩作用，很有可能使坐封機關從“L”型槽啟動，導致封隔器提前坐封等情況出現(xiàn)。

2.4 油套管破漏

盡管每次封隔器的坐封位置基本都要通井，但通井只能檢察套管內(nèi)壁的完好，如果坐封位置存在管外竄槽、套管破損的情形，封隔器即使再坐封嚴密也無效。同時，由于青西油田開發(fā)的深入，油管問題的詬病在近些年集中暴露，而許多絲扣損傷、本體破漏等卻是人工、肉眼、現(xiàn)場試壓根本無法解決的。油套管的破漏，必然導致封隔器坐封失敗、提前失效的后果（圖1）。

圖1 現(xiàn)場起出封隔器損傷情況

3 提高坐封成功率的工藝技術

通過對封隔器坐封失敗、過早失效的原因分析，從現(xiàn)場實踐的角度考慮，總結了提高封隔器坐封成功率的工藝技術，主要有以下幾點。

3.1 入井前仔細檢查

封隔器本身的部件之間，有的是絲扣連接、有的是鉚釘或銷釘，也有的是余隙配合，在運輸過程中受到顛簸、擠壓，很容易造成這些部件的損傷、松散。例如青1-1井所用的MRCH系列封隔器，在運抵井場現(xiàn)場檢查時發(fā)現(xiàn)，一顆剪斷銷釘脫落。

同時，水力錨、卡瓦片、扶正塊、摩擦片與膠筒，在封隔器本體上都有專門的卡槽，若有雜物落入，必定影響這些部件的功效，并且很有可能在解封起鉆時造成卡鉆。特別是膠筒，作為封隔器密封的核心部件，不得有任何的傷痕、雜質沾染。

3.2 通井

青西采油廠的油水井井底較深，通常都在4 200 m以上，井身結構復雜、地質狀況多樣，部分井地應力敏感性較強，加之建井時間早、套管使用時間長，部分井段又經(jīng)多次大尺寸工具起下鉆，鉆塞、酸化、解堵、堵水等施工，致使套管發(fā)生變形、損傷的可能性非常大，必須在封隔器入井前進行通井，確保其順利下入。青1-1井在2016年5月沖檢大修時，在刮削、洗井完后直接下封隔器，在快到設計深度位置時遇阻，反復活動無效，只得起鉆。后使用與封隔器同樣尺寸的通井規(guī)（外徑Φ148 mm)通井時，至此位置仍然遇阻。而在此次上修前，原井封隔器的坐封要比此位置深、通井合格，由此看出大修后此段套管受損，無法下入封隔器。通井保證了封隔器的入井順利與安全[3]。

3.3 限速下鉆

從現(xiàn)場多次的經(jīng)驗與教訓總結，封隔器在入井之后，必須限速，即使是直井段也要限速，這主要與其自身結構特點有關。封隔器本身有許多“伸展”與“旋轉”附件，如果入井后下鉆速度過快，在管壁摩擦力、液擊壓力及油管負荷的相互作用下，會使摩擦片、扶正塊等失效，卡瓦牙、水力錨張開，封隔器卡住、卡死的情況發(fā)生。封隔器下部通常帶有的油管較少，再無其他大尺寸附件起扶正保護作用，一旦管腳在喇叭、井斜較大點發(fā)生頓鉆，必然損傷封隔器。

為此，封隔器在入井后，必須勻速下入，并且下鉆速度不得超過4.8 m/min（30根/時）。在封隔器接近喇叭口、造斜點、井斜較大點附近，更要放慢下鉆速度。

3.4 預先配好坐封深度

這里指在地面，對油管、封隔器及其他管柱中附件要仔細丈量，配好的管柱數(shù)據(jù)中，封隔器的深度要避開坐封處的上下套管接箍，封隔器的下端面位于當根套管的中上部，與上部接箍間距不超過3 m。這樣，按0.75 m/km的油管伸長變形量考慮，封隔器在下到位后，基本位于當根套管的中下部，完全避開上下接箍，無需較深曲線圖，即可保證坐封位置的準確性、安全性[4]。

3.5 防止頓鉆與卡鉆

原則上講，封隔器在入井之后，只得下放、不得上提（這里特指坐封處套管與起下鉆處的套管一致，若是起下鉆套管大于坐封處套管規(guī)格，就不存在起鉆時卡鉆這一問題）。在下鉆過程中，要密切觀察下鉆速度與指重，遇到喇叭口、懸掛器等收徑部位時，一定要放慢下鉆速度，以免頓鉆對封隔器造成機械配件損傷，以及對膠筒的刮蹭破損。如遇卡鉆，不得繼續(xù)施壓下放，一定要即時起鉆，起出封隔器后仔細檢查，著重檢查卡瓦牙、水力錨等[5]。

3.6 與伸縮管配合使用

青西油田的油水井較深，管柱中尾管底端很接近油層頂界，為了更好地發(fā)揮封隔器功效，增大生產(chǎn)壓差促使地層產(chǎn)液盡快進入油管排出，提高酸化、壓裂時的施工有效性，封隔器要求下得越深、越接近產(chǎn)層、施工層時越好。封隔器下得較深，油管本身的伸長變形，對其影響就越嚴重。同時酸化、壓裂時施工壓力很高，造成油套壓差大、封隔器上下端面受力不均，尤其是Y241系列封隔器在投球打壓坐封封隔器時，液柱負荷、井口壓力較高，必須利用伸縮管的功能抵消外力對封隔器的作用傷，起到保護封隔器、提高坐封成功率的作用（圖2）。

圖2 現(xiàn)場封隔器與伸縮管

此外，在下封隔器時，要提前掌握該井的液面、漏失情況。若液面較低，在坐封時必須提前補足液面；若是RTTS旋轉上提坐封，也要根據(jù)液面情況，適度調整旋轉圈數(shù)、上提距離與坐封噸位。酸化、壓裂時，使用新油管或專用油管，在注水井適當提高封隔器位置等，都可提高封隔器使用效果。

4 封隔器解封方法

根據(jù)封隔器類型和機理，目前青西采油廠常用的解封方法主要有兩種：①上提解封；②壓差解封。

其中包括RTTS、MRCH系列，都是上提拔鉆即能順利解封，并且上提負荷在500~600 kN之間，最高750 kN（均指懸重）。若上提遇卡，可采取反復活動、適度旋轉方法，必要時可加深下放一段距離再上提等方法。

壓差式解封，主要指目前廣泛應用于酸化、壓裂措施管柱、不帶反洗閥的ZY541-Y241系列封隔器。正常情況下，先放油壓、再放套壓后，便能解封，即只要套壓高過油壓一定值就解封。若放完壓后未解封，可采取反洗井迫使其解封。

需著重指出的是，個別封隔器解封困難，是由于該井地層漏失嚴重、套管液面較低以及套管破漏，致使作用在封隔器上的油套壓力不均、液柱負荷較小。對此，可采取解封前先大排量反洗井補足液面、平衡壓差，這樣就能順利解封封隔器。

5 認識與結論

1）封隔器坐封失敗、提前失效，與自身質量因素固然有關，但下鉆速度過快、井身結構影響，以及油管漏、套管竄槽等對其都有嚴重影響。

2）在下封隔器前，必須有通井工序，特別是對于修套、大修、鉆塞、刮削完，下封隔器前一定要通井。

3）封隔器在入井之后，下鉆速度一定要均勻、平穩(wěn)、受限，在喇叭口、造斜點、井斜較大點更要放慢下鉆速度，不得頓鉆、卡鉆。

4）對與封隔器配合的油管、井下附件等，在入井前要仔細檢查、丈量準確，事先要配好坐封位置。

5）封隔器在解封起鉆時，如果遇卡，一定要根據(jù)封隔器本身特點及油水井狀況進行處理，不得盲目硬拔。

[1]吳奇.井下作業(yè)監(jiān)督[M].2版.北京：石油工業(yè)出版社，2003.

[2]吳奇.勘探與生產(chǎn)工程監(jiān)督現(xiàn)場技術規(guī)范（井下作業(yè)監(jiān)督分冊）[M].北京：石油工業(yè)出版社,2009.

[3]王勝啟,高志強,曲兆峰,等.井下作業(yè)監(jiān)督案例匯編[M].北京：石油工業(yè)出版社,2010.

[4]趙源浦，李會會，謝進，等.套管封隔器完井試油期間失效因素分析及對策[J].石油工業(yè)技術監(jiān)督，2016，32（4）:52-56.

[5]劉虎,王軍,王學成,等.雁木西油田層間封固技術的研究與應用[J].石油工業(yè)技術監(jiān)督,2016,32(9):63-66.

In the production,plug removal,acidizing and fracturing construction of oil and water wells,the successful sitting and tight sealing of packer become the key to the success of construction.But the sitting and sealing failing,the early failure and the difficult seal?ing relieving of packer have occurred sometimes.Based on the analysis and summary,some effective measures to improve the success rate of the packer sealing are put forward:there must be a drifting procedure before the packer getting into well;after the packer getting into well,must limit the trip-in speed,avoid impack and sticking of drill pipe;design reasonable packer depth;packer is used together with telescopic pipe,and inspect the packer before it gets into well;remove packer according to the characteristics of packer and the con?dition of oil well.The application results of the measures show that the sitting and sealing success rate of the packer is increased,and the packer can be smoothly removed.

packer;Qingxi oil production plant;success rate of sitting sealing;sealing relieving

?梅

2017-04-07

朱建斌（1984-）,男，主要從事井下作業(yè)監(jiān)督與井控管理工作。