可洗井封隔器堵塞式压力计验封工艺改进

朱 华

(大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司 黑龙江 大庆 163000)

0 引 言

分层注水井验封是一种常规试井项目，目前常用的验封工艺有密封段验封和堵塞式压力计验封两类。密封段验封工艺用密封段封住配水器中心通道，通过改变井口注水压力(“开-关-开”井或者“关-开-关”井)了解配水器以下流量和压力的变化情况，判断封隔器密封状态[1-3]，能一次下井高效完成多个层段的验封[4]，但是不能确认配水器偏孔的密封状况[5]。堵塞式压力计验封工艺通过投捞把每个验封层段配水器偏孔内的堵塞器更换为堵塞式压力计，然后改变井口注水压力，了解套压是否随着油压联动，判定封隔器是否密封[6-7]；该方法投捞次数较多，施工时间较长，影响成功率的因素较多[8-9]；但该工艺可以一同确认封隔器和配水器偏孔的密封状况，而且可以通过综合分析多层段的压力曲线来判断封隔器的密封性。从技术层面讲，堵塞式压力计验封的准确性更高。

目前油田有部分水井井下封隔器已更换为可洗井封隔器。这种封隔器在结构上增加了洗井阀以及洗井通道，可以通过油套环空注水加压，将封隔器胶筒上下端的洗井通道打开，从而进行反洗井操作。当上套压、下套压、油管压力发生变化时，有可能使洗井阀打开，造成可洗井封隔器平时密封、验封时不密封的现象。为此，需要完善施工工艺，解决可洗井封隔器堵塞式压力计验封问题。

1 可洗井封隔器洗井原理

可洗井封隔器有多种型号，大庆油田常用的井下封隔器为Y341-114型可洗井封隔器[10]。其主要结构如图1所示。在胶筒上段设计有洗井活塞(9)，洗井活塞(9)设有限位及弹簧机构，可以在缸套(6)与上中心管(8)的环空内上下移动，洗井活塞(9)下端连接有洗井通道，洗井通道为上中心管(8)与外中心管(11)的环形空间，穿过封隔器通往下缸体外。

图1 Y341可洗井封隔器结构原理图

1-挡环；2-销钉；3-上接头；4-解封剪钉；5-O型圈；6、20-坐封缸套；7-平衡活塞；8-上中心管；9-洗井活塞；10-异形圈；11-外中心管；12-胶筒；13-隔环；14-压帽；15-上锁块；16-下锁块；17-锁环套；18-锁环；19-下部中心管；21-下接头；22-紧固件；23-防扭销钉

可洗井封隔器坐封时，一般要求配水器下死嘴堵塞器，部分类型的可洗井封隔器只要求配水器中带有正常水嘴堵塞器，其目的是为了在地面打压时油管压力能够高于油套环空压力，当两者压差高于8 MPa，封隔器胶筒胀开，密封油套环形空间(见图2)，并由封隔器锁定机构锁定，使封隔器坐封，满足生产需求。

图2 管柱结构示意图

对于可洗井封隔器，除了胶筒密封外，洗井通道是否密封直接影响分层测压资料准确性。如公式(1)所示，以第一级封隔器为例，当油管压力高于第一级封隔器上部油套环空压力约0.6 MPa时，压力向下作用在洗井活塞上，使其下行，将洗井通道密封，此时封隔器上、下层间处于封隔状态。洗井阀保持关闭。

p油-p1≥0.6 MPa

(1)

式中，p油为油管压力，p1为油套环空压力。

洗井时，从油套环空泵入洗井液，油套环空压力高于油管压力,当满足：

p1-p油≥0.6 MPa

(2)

压力向上作用在洗井活塞上，使洗井活塞上行，打开洗井通道，洗井液由胶筒上缸体进入外中心管环空的洗井通道，穿过封隔器，由下缸体穿出，实现了对封隔器的穿越。此时，第一级封隔器胶筒并不解封，但洗井通道打开，造成第一级封隔器上、下油套环空压力连通：

p2=p1

(3)

p2压力随即增加，满足第二级封隔器洗井阀的打开条件。由此，可洗井封隔器的洗井阀在油套环空压力的作用下逐级打开，使洗井液由环空向下逐级通过封隔器，由管柱下端球阀进入油管返出地面，完成洗井过程。

洗井完成后，必须满足条件(1)时，洗井阀才会关闭，否则洗井阀将会一直处于打开状态。

从上面分析可知，进行洗井、注水、开关井、投捞、验封、放空等操作时，若井下压力扰动较大，可导致可洗井封隔器的洗井阀产生动作，使得井下各封隔器的密封状态发生改变，造成测试曲线形态异常。在现场测试中已遇到这种情况，下面用实例进行分析。

2 “关-开-关”验封工艺存在的问题

采油六厂L5-26XX井为一口3层段注水井，使用3级Y341-114MTL可洗井封隔器。该封隔器特点为正常注水即可使封隔器坐封，无需泵车打压释放封隔器。在进行分层测压前对该井3级封隔器进行验封，采用常规的堵塞式压力计及“关-开-关”验封工艺。在验封前捞堵塞器导致地层反吐，井内较脏，无法继续测试，因此在验封前进行了洗井。

验封施工步骤：先对偏2、偏3层投堵塞式压力计，“关-开-关”各20 min。然后拔出偏3压力计，不动偏2压力计，对偏1层投入压力计，“关-开-关”各20 min。测试曲线见图3～图5。图中红色、兰色和黑色曲线分别为随时间变化的地层压力曲线、油管压力曲线和温度曲线。当封隔器密封时，测量到的地层压力不应随油管压力变化联动。

偏3验封曲线(图3)显示，地层压力随时间延长逐渐下降，不受油管压力降低与升高影响，第3级封隔器密封。

偏1验封曲线(图4)显示，第1级保护封隔器时而密封时而不密封。在对偏1配水器投入压力计后，地层压力下降，油管压力上升，表现为封隔器密封。但在一关过程中，当油管压力下降到一定数值时，地层压力突然上升至油管压力，而后缓慢下降，表现为封隔器不密封。在一开过程中，地层压力不升反降，表现为封隔器密封。在二关时同一关时情况相同，表现为封隔器不密封。究其原因，由于第一级保护封隔器上部油套环空压力与油管压力基本相同，在对偏1投入压力计后，偏1层地层压力下降；在关井时，当油管压力下降到一定压力时，满足了洗井阀打开条件式(2)，因此保护封隔器与偏1连通，导致偏1地层压力增高；当开井时，由于油管压力增加，继而满足条件式(1)，导致洗井阀关闭，地层压力又转而下降。

图3 L5-26XX偏3验封曲线

图4 L5-26XX偏1验封曲线

图5 L5-26XX偏2验封曲线

偏2验封曲线(图5)显示，第2级封隔器前期不密封，后期密封。偏2层曲线有二次验封过程，前段为同偏3的验封过程，曲线表现第2级封隔器不密封。后段为同偏1的验封过程，曲线表现第2级封隔器密封。然而偏2层在验封期间没有其它动作，曲线前后出现截然不同的验封结果显然有悖常理。通过分析可知，第2级封隔器在洗井后没有关闭，由于该井偏1为主吸水层，第一次验封时对偏2、偏3层油管憋压不够高，第2级封隔器的洗井阀没有关闭，造成验封结果为不密封。第二次验封时，偏1投入压力计后导致油管压力上升约1.5 MPa(由20.47 MPa上升至21.9 MPa)，满足了条件式(1)，因此第2级封隔器的洗井阀关闭，验封结果为密封。

综上分析，我们认为该井3级封隔器均密封，可以正常进行分层测压测试。分层测压曲线见图6～图8。图中红色是地层压力曲线，兰色是油管压力曲线。分层压力测试结果表明，该井封隔器密封良好，地层压力曲线能正常反映各层段压降情况。

图6 L5-26XX偏1分层测压曲线

图7 L5-26XX偏2分层测压曲线

图8 L5-26XX偏3分层测压曲线

从此井验封情况和可洗井封隔器的洗井工作原理来看，目前的“关-开-关”验封工艺不适用于使用可洗井封隔器的水井。为此，在几口同类水井中尝试了一种新的“升-降-升”验封工艺，取得了良好的效果。

3 “升-降-升”验封工艺的现场应用

为避免验封时油管压力降低，导致洗井阀打开，我们设计了“升-降-升”验封工艺。即分段逐层验封，留有注水层，在各层投入堵塞式压力计后，以当前压力为基准，采用升压法进行激动，升压1～2 MPa，然后降至基准压力，再重复一次，每个压力台阶持续5 min。

升压法的优点在于：避免洗井阀打开导致测试结果不准；如果洗井阀已经打开，升压可以使洗井阀关闭，消除洗井阀影响因素干扰，使验封结果更准确。

采油六厂L13-27XX井为一口5层段注水井，使用5级Y341-114MTL可洗井封隔器。对该井验封时，按照“升-降-升”验封工艺，实施了成功的验封，验封曲线见图9～图13，图中红色是地层压力曲线，兰色是油管压力曲线。各层逐级投入后，地层压力均呈现压降走势，应用“升-降-升”验封工艺，验封曲线没有出现异常情况，并且通过曲线可以判断该井5级封隔器全部密封、洗井阀没有打开。

图9 L13-27XX偏1验封曲线

图10 L13-27XX偏2验封曲线

图11 L13-27XX偏3验封曲线

图12 L13-27XX偏4验封曲线

图13 L13-27XX偏5验封曲线

4 结论及建议

针对使用可洗井封隔器的分层注水井，采用堵塞式压力计验封时，在不改变验封仪器设备的情况下，作为“关-开-关”井口压力激动方式的一项改进，“升-降-升”井口压力激动方式消除了封隔器洗井通道可能打开造成的影响，提高了验封成功率以及施工效率，提高了验封结果的可靠性和准确性。

目前大庆油田各采油厂均有可洗井封隔器在用。建议采用“升-降-升”的井口压力激动方式对可洗井封隔器进行验封。