一种套变井机械堵水工艺技术

王显荣WANG Xian-rong

（辽河油田公司钻采工艺研究院，盘锦 124010）

（Drilling Technology Research Institute of Liaohe Oilfield Company，Panjin 124010，China）

0 引言

在油田开发过程中，采油配套工艺的优劣对于企业经济效益的高低有着直接的影响，井况相同的条件下，采油配套工艺越完善，越能够为企业赢得更多的效益和利润，效益是企业进行生产经营活动的最终目的，市场经济下更是如此，降低开采成本，提高油田采收率已成为必须要重点研究的问题[1]。

1 技术现状

随着油田开采进入中后期，近年来辽河油田侧钻5"套管井的数量急剧增加，而这些5"套管井中绝大多数为稠油井。特别是注汽开采的5"套管井前期多为笼统注汽开采，因此随着注汽轮次的增加和注汽时间及生产时间的增长，5"套管井套管变形缩径的现象愈来愈普遍，5"套管井的内径本身就不大，一旦变形缩径后，内径会变得更小，导致常规的井下工具难以套入变形段以下。目前常规井的研究技术已经相对完善，而套管变形井的注采工艺配套技术研究基本上处于空白，这就导致了在受变形井段不能够像常规井一样实施堵水工艺措施，影响了油井的合理开采，加大了生产成本，形成了资源的浪费。为延长套管变形井的生产寿命，研制一系列适用于套管变形井的堵水工艺管柱成为了必然趋势。

2 5＂套变井机械堵水工艺技术研究

2.1 套变井堵水封隔器的研制 笔者从事套变井封隔器研究多年，在经过对套变井资料的分析和井下工具钻研的基础上，得出这样的结论：套变井堵水封隔器的研制是设计出合理有效的套变井堵水工艺管柱的关键，而密封件的研制又是研制套变井堵水封隔器的重中之重。

由于5"套变井套管变形后最小内径大于Φ95mm，容易造成卡井的风险，针对这种情况，研制了Y341 型套变井堵水封隔器，最大外径为Φ95mm，比常规封隔器（Φ102mm）小10mm，且不需要卡瓦支撑，所能够承受双向压差>25MPa，降低了卡井风险的发生。

2.1.1 套变井堵水封隔器承压机理研究 与以往的封隔器不同，Y341 压缩型封隔器采用的是液压坐封，上提管柱解封的工作方式，设计了三级平衡液缸，用以提升封隔器的承上压差能力，主要由上接头、中心管、平衡液缸、活塞、外中心管及下接头组成[2]。

2.1.2 套变井堵水封隔器工作原理 封隔器用以封隔套管和油管之间的环空，使用时用泵车进行加压，使液体由内中心管水眼进入液缸，推动液缸向上前行，直至压力达到1.5MPa，刺激胶筒膨胀向套管靠拢，15-17MPa 是压力上升的上限，导致胶筒贴紧外部套管。外中心管要向上移动锁住锁套。封隔器解封时需将管柱向上提起，剪断解封销钉，中心管向上移动，胶筒内腔的液体下移，同中心管上的水眼连通，减轻压力，封隔器完成解封[3]。

2.1.3 套变井堵水封隔器结构特点 ①三级平衡液缸设计提升了封隔器承上压差的能力；②承双向压差的范围扩大到25MPa；③解封时操作方便，只需向上提中心管剪断解封销钉。

2.2 套变井机械堵水工艺管柱设计 由于套变井变形后缩径（5"井缩径大于Φ95mm），不能适应小于Φ95mm 的油井，为此需要设计新的技术和工艺适应现场的需要，带泵一次性堵水工艺管柱和丢手式机械堵水工艺管柱这两种类型的堵水工艺由此而生。

2.2.1 套变井带泵一次性堵水 工艺管柱。如图1 所示，该管柱由Y441-102 型封隔器、Y341 型套变井封隔器及单流阀等井下工具组成。

图1 5＂带泵一次性堵水工艺管柱结构示意图

①工作原理：按方案设计深度下入堵水管柱至预定位置后，井口连接泵车向下施加压力，达到15MPa 时停止，保持压力3-5 分钟，这时井下的Y441 型封隔器及Y341 型封隔器同时封隔。两个封隔器发挥着不同的作用，小直径封隔器负责封隔高压水层，Y441 型封隔器负责固定管柱。

②结构特点：1）两个封隔器各自发挥着不同的作用，Y441 型封隔器负责固定产生管柱，以防采油泵使用过程中生产管柱的蠕动；2）两个封隔器均采用液压坐封方式，当压力达到16MPa 时，两个封隔器同时可完成坐封，简单，方便；3）该管柱采用无卡瓦的设计，能够承受双向压差，适用于小直径封隔器下入套变点以下，降低了管柱卡井的风险。

2.2.2 套变井可丢手式一次性堵水工艺管柱 如图2所示，该种工艺管柱主要由Y445-102 型悬挂器、Y341 型套变井小直径封隔器、单流阀等井下工具组成。

图2 可丢手式机械堵水工艺管柱结构示意图

①工作原理：连接泵车管线后将压力上升至15MPa，套变井封隔器就会完成坐封。然后拆掉管线，从油管投球。接着继续连接泵车，将压力提升至20MPa，Y445 型丢手剪钉被剪断，上提管柱完成堵水管柱的丢手。

②结构特点：1）采用了Y445 型悬挂器锚定悬挂丢手管柱，具有普遍性；2）由于悬挂器的卡瓦解封时回收不完全而造成的事故时有发生，将悬挂器下到了套变段以上的位置，降低了堵水管柱卡井的风险；3）当套管变形点位置比较深时，使用一次性堵水管柱，不会影响下泵深度的油井。

3 结论

①此种套变井堵水封隔器设计了多级平衡液缸，实现了以小的的直径封隔大的环空的创新，填补了辽河油田套变井堵水工艺的空白。②尽管这种套变井机械堵水已进入现场，但在其它配套工艺措施方面仍需进一步开发研制配套工具，如针对套变段以下生产层位认识不清情况出水，则需研究套变井机械找堵水工艺及配套管柱。③套变井堵水工艺技术的实施，降低了油田开发后期生产成本，提高了资源利用率，提高了企业的经济效率，节约了社会资源，可以说是经济和社会双赢。

[1]党丽昊，秦涛，张国萍，等.油水井措施效果经济评价系统研究[J].钻采工艺，2002，25（2）：34-36.

[2]东北工学院机械设计教研室.机械零件设计手册[M].北京：冶金工业出版社，1974.

[3]万仁溥主编.采油技术手册[M].北京：石油工业出版社，2000，9.