深井挤堵作业用新型定压工具研制与应用

邹峰梅，祝真真，宋珊珊，向俊科，母建民

（中原油田分公司a.采油工程技术研究院；b.采油五厂，河南濮阳 457001）①

近年来，中原油田由于套管损坏、层间调整矛盾，造成挤堵作业的工作量越来越多。据统计，中原油田挤堵工作量（包括套管堵漏、堵水、封窜、调剖、挤注水泥加固套管等）每年不少于150口井，深井低渗层挤堵井占50%以上。在深井、低渗透地层进行挤堵时常出现不能按照设计完成挤堵工作量，挤堵效果和质量不好等问题。因此，研究高效、安全的挤堵施工工具对油田的开发具有重要意义。

1 存在的问题

目前的挤堵施工工艺主要有光油管挤堵和卡封挤堵2种方式，存在3方面问题：

1）采用光油管挤堵时，泵压限制不能太高，低渗层有时为了增加堵剂挤入量，现场临时提高挤堵泵压，造成井口崩裂、套管挤毁等工程事故。

2）采用卡封护套［1］、平衡压力措施，提高挤堵管柱的承压能力。但卡封挤堵工艺需挤入地层的水量比光油管挤堵增加7～12m3（油管容积），对一些低渗地层，直接导致地层压力的反弹，引起泵压的持续升高，堵剂还未进入地层，泵压已经很高，需采取反洗井措施，有时造成解封困难，甚至卡钻。

3）卡钻安全预案不够完善，出现挤不进、挤不完或水力锚解封困难时，仅采取洗井活动解卡措施，整体管柱卡钻风险大。

2 管柱结构与工作原理［2－5］

1）结构依据挤堵管柱目前存在的问题，中原油田采油工程技术研究院井况中心研究开发了油水井挤堵作业用新型定压工具。管柱结构为：安全接头（安全工作筒）＋水力锚＋Y341型封隔器＋定压开关等，如图1所示。

图1 新型定压工具的管柱结构

2）工作原理油管投掷定压胶塞，胶塞依靠橡胶皮碗与油管内壁的摩擦力而不会自动下滑。在较低泵压下，替置堵剂、顶替液，推动胶塞一起同步下行，胶塞产生自封作用，油管内液体从套管返出，胶塞下行至底部定压开关工作筒堵塞油管柱，憋压10～15MPa，液压式封隔器适时坐封。继续蹩压18～20 MPa，底部定压开关工作筒打开，建立挤堵通道，用顶替液正挤堵剂至目的层，关井或正常反洗井。

3）技术参数挤堵作业用新型定压工具的最大外径为Ø114 mm，耐温120°，耐压大于45 MPa。适用于深井、低渗透地层。

4）性能特点新型定压工具从工艺上消除了因气体体积压缩影响造成的计量不准确；停泵后油管柱即时恢复通道；可正常起管洗井作业；使用中只能碰泵1次，以后泵压多高都不会再次碰泵；结构合理，操作方便，不影响流动状态。

3 配套工具

3.1 复式定压胶塞

复式定压胶塞主要由橡胶皮碗、金属隔环、阀套、阀面销钉、圆形阀头等组成，结构如图2所示。

图2 复式定压胶塞结构

复式定压胶塞与底部定压开关工作筒配套使用，当胶塞到达底部开关工作筒时，堵剂也同步到达管鞋。阀头坐在滑套上，管柱堵塞，憋压，封隔器坐封。与油管自密封压力＞5 MPa；油管内滑动摩擦长度＞4000m；两级阀面与阀座水压密封压力45 MPa；销钉剪断压力10 MPa。

3.2 底部定压开关工作筒

底部定压开关工作筒主要由上接头、滑套阀座、销钉、筛篮等组成，结构如图3所示。

图3 定压胶塞阀座结构

当定压胶塞下行至底部定压开关工作筒时发生碰泵憋压10～15 MPa，封隔器适时坐封。此时，堵剂也与胶塞同步到达管鞋，继续憋压18 MPa，底部定压开关工作筒打开建立挤堵通道，进行正常的挤堵作业。安全工作压力45MPa；滑动阀座滑动压力18 MPa；筛篮总过流面积＞30cm2。

3.3 安全接头工作筒［4］

图4 安全工作筒结构

安全接头工作筒由上接头、安全销钉、内工作筒、外工作筒、阀座、下接头等组成，结构如图4所示。内工作筒（上接头）丝扣部分与外壳下端部采用长细反扣螺纹连接，外工作筒与下接头采用正扣油管螺纹连接。在堵剂挤不进或水力锚、封隔器不解封时，首先通过封隔器单向旁通反洗井实现解封；若上部套管或地层漏失，洗不动，则采用安全接头倒扣10圈，从泄压孔处泄压洗井，排除压差实现解封。若仍然不能解封，则采取大力上提，剪断安全销钉迅速丢手。安全工作压力45MPa；倒扣10圈，泄压面积15 cm2；整体抗拉强度800 kN，丢手拉力200kN。

4 创新技术

1）新型挤堵定压工具从工艺上消除了因气体体积压缩影响造成的计量不准确。

2）复式定压胶塞在使用中可实现自密封功能，和定压开关配套，可准确控制压力和堵剂的挤入量。

3）可倒扣泄压安全接头在堵剂挤不进或水力锚不解封时，可实现洗井、脱手功能，降低挤堵施工风险。

5 现场应用

新型挤堵定压工具在马厂、文南、胡状等油田实施10井次。其中最大挤堵深度3476m，最高泵压55 MPa，单井缩短挤堵时间90min。累计减少挤入液量60m3，按挤堵排量150L／min，单井平均缩短挤堵时间40min，提高了封窜挤堵效果。

5.1 典型井例

1）马78井是黄河南马厂构造东北翼的1口滚动评价井。2010－09—10中旬试油，井段为3417.1～3442.0m，试油测试，射开层位S32，井段3417.1～3442.0 m，产液20 m3／d，产水19 m3／d，产油1.0t／d，测试过程产液含水90%以上。分析认为油层与下覆水层3468～3476m 存在管外窜槽。

2010－10－19进行了定压胶塞卡封挤堵封窜应用。挤堵封窜后井口无溢流，经试油队抽汲试油，初期日产原油约18t，不含游离水。抽汲6d后达到自喷，关井油压8.0MPa，套压8.5MPa。完全达到了预期的封窜效果和封堵质量。

2）文43－7井2010－12－03—10水泥挤堵时，泵入井内灰浆5000L，挤水9m3，但油管内仍然留有灰浆约1.22 m3，套管内留有灰浆2.8 m3，共4.2 m3。有可能挤入地层0.8 m3。修井过程发现2881.94～2966.42m 套管存在变形，全井试压不合格（塞面3123.95 m）。综合分析认为：2881～3123m 可能存在套管漏失，且漏失点靠近下部。已挤水验证漏失量为250L／min。为了保护套管和挤堵效果，本井采取定压胶塞卡封挤堵，目的井段为2881～3123m套管漏失井段以及3187～3276m射孔井段。

定压胶塞卡封挤堵经清水试压检验达到了良好的挤堵效果。并在挤堵2881～3123 m 套损漏失井段时，同时实现了对3187～3276m 射孔段的有效封堵。

6 结论

1）新型挤堵定压工具完善了卡封挤堵工艺，适用于深井、低渗透地层的挤堵需要，能减少水量挤入，缩短挤堵时间，减小地层压力反弹等。

2）设计了可倒扣泄压的安全接头，在堵剂挤不进或水力锚不解封时，可实现洗井、脱手功能，降低挤堵施工风险。

3）该工具能与水力锚、封隔器配套使用，形成一体化管柱，具有通用性。

［1］李洪春.封隔器理论基础与应用［M］.北京：石油工业出版社，2001.

［2］叶红.多功能井下管柱试压装置研制与应用［J］.石油矿场机械，2012，41（5）：72－74.

［3］周思洪，朱骏蒙.井下双向流动阀在易漏失油井中的应用［J］.石油矿场机械，2005，34（6）：90－91.

［4］刘胤.油水井封堵封窜技术探讨［J］.石油地质与工程，2010，24（4）：104－106.

［5］南国立，杨永超.油水井分层挤堵工艺技术［J］.油气井测试，2002，9（2）：64－65.

［6］吴奇.井下作业工程师手册［M］.北京：石油工业出版社，2002.