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自补偿式裸眼封隔器研制及应用发布时间：2022-07-21T05:52:03.499Z 来源：《中国科技信息》2022年第33卷第3月5期作者：邹伟[导读] 塔河油田主要使用扩张式裸眼封隔器对油气井裸眼段进行分段酸压改造，邹伟中国石化西北油田分公司完井测试管理中心新疆轮台 841600摘要：塔河油田主要使用扩张式裸眼封隔器对油气井裸眼段进行分段酸压改造，酸压施工过程中，冷液流过井筒使井筒温度急剧降低，油管受冷长度缩短，为保证裸眼封隔器锚定和密封可靠，一般在完井管柱裸眼封隔器上部使用水力锚将管柱进行锚定。
但是水力锚和裸眼封隔器之间距离较远，油管受冷收缩产生的拉力将全部作用在裸眼封隔器上，加上裸眼封隔器由于承受压差产生的活塞力，对裸眼封隔器的锚定能力要求极高，一旦锚定失效极易造成封隔器失封，带来不可预估的损失。
在水力锚与裸眼封隔器之间增加油管补偿装置，可以避免管柱收缩对封隔器的拉力，改善封隔器受力，提高密封可靠性。
关键字：裸眼封隔器；油管补偿；锚定；酸压；管柱收缩引言油气井酸压施工过程中，注入的工作液流过井筒会使井筒温度急剧降低，油管受冷收缩[1-2]，由于完井管柱中下部有封隔器，为保证封隔器锚定和密封可靠，一般在封隔器上部使用水力锚将管柱进行锚定。
但是使用裸眼封隔器的油气井，水力锚和裸眼封隔器之间距离一般较远，工具之前油管收缩拉力将全部作用在裸眼封隔器上，加上裸眼封隔器自身产生的活塞力，因此对裸眼封隔器的锚定能力要求极高。
为改善裸眼封隔器受力，一般在水力锚与裸眼封隔器之间增加伸缩节[3]，但会增加完井工具费用，不利于油田降本增效工作，同时伸缩节剪切销钉剪切值不易设置，过小易造成提前剪断，过大又起不到油管补偿的作用。
因此通过对常规裸眼封隔器进行结构改变，使其自身具备油管补偿功能，可以既能满足施工要求又不增加完井工具费用。
1 自补偿式裸眼封隔器相关技术分析1.1 基本结构自补偿式裸眼封隔器胶筒采用扩张式胶筒结构，封隔器采用液压坐封，液压解封，当封隔器内部压力大于外部压力时，封隔器扩张膨胀完成坐封，实现封隔胶筒上下两端压力的目的，当封隔器内外压力平衡时，胶筒收缩实现解封[4-5]。
第一章、概述第一节、前言封隔器系指具有弹性密封元件,并籍此封隔环形空间，隔绝产层，以控制产（注）液，保护套管的井下工具.根据密封部位不同，可分为两种。
一种是油套与套管（或裸眼井壁）之间的密封，谓之“外密封”；一种是油管或油管密封短接(也称密封段)与封隔器内腔（或密封腔容座）之间的密封，谓之“内密封"。
目前常用的封隔器分为两大类:可取式封隔器和永久式封隔器。
对于封隔器本身来说，最关键的部件莫过于弹性密封元件，有人比之为封隔器的心脏，因为它在很大程度上影响甚至决定着封隔器系统井下工作的成败第二节、封隔器的发展石油工业的兴起和发展，伴随着封隔器的问世和演变，早期的封隔器结构简单,用途单一、性能低下.1863年美国的布赖森发明了裸眼封隔器,1863年美国的图尔特发明了一种开有油、套压连通孔的单胶筒封隔器，其胶筒是在锥形体的楔入作用下膨胀的。
随后美国的封隔器研究又加快了步伐苏联30年代初，阿塞拜疆油田首先采用正反扣螺栓式封隔器，1963年阿塞拜疆矿机研究所研制了结构比较完善的尾管式封隔器，但其下入深度只有300～650米，有效工作压差不超过2.5MPa.近几十年，随着钻井、完井工艺不断向高压、高温和复杂的深部地层方面发展，对封隔器提出更高的要求。
第三节、结构封隔器的一、密封部分：密封部分是在外力（机械力或液压力）的作用下，发生动作，最终密封环形间隙，防止流体通过的机械。
它是封隔器的关键部件,主要由弹性密封元件、赖以安装密封元件的钢碗、隔环（挡圈）和各种防止密封元件“肩部突出”的“防突”部件构成。
其中,密封元件是至关重要的核心部件，通常制作成“圆筒状”，所以也俗称胶筒。
只是近来为了实现油管与封隔器之间的内密封，密封元件才制作成各种形状(如V形)的盘根二、锚定部分锚定部分也叫“支撑部分”，其作用是将封隔器支撑在套管壁上,防止封隔器由于纵向移动而影响密封性能，或引起封隔器过早解封，主要包括水力锚和卡瓦等。
之阳早格格创做裸眼井启隔器及其应用（江汉油田分公司采油工艺钻研院井下工具钻研所）戴要连年去裸眼井越去越多，对于裸眼井天层举止酸化、压裂、注火、堵火战试油试气仄分层步伐做业需要使用裸眼启隔器.为了谦脚那种需要，钻研了K341、K342、K344三种典型的裸眼井启隔器.现场应用时，其最大稀启系数达到了1.486，近近大于一般压缩式启隔器稀启系数 1.1～1.15的火仄，最下处事压好达到47MPa，最下处事温度达到142℃.介绍了那三种启隔器的处事本理、现场动工管柱战现场使用情况.关键词汇裸眼井裸眼启隔器管柱应用序止果油气田启垦的需要以及完井技能的死少，油气井越收是碳酸盐岩等致稀天层钻探的油气井，采与裸眼井完井的办法日益删加.裸眼井需要裸眼启隔器才搞举止酸化、压裂、注火、堵火战试油试气仄分层步伐做业，由此引导对于裸眼井启隔器需要的删少.裸眼井正在钻井历程中，偶我需要举止中途尝试，以博得较为仔细的资料，对于天层举止越收准确的推断，由此决断是可逃加加进，继启完毕下步动工，进而节省没有需要的启支.裸眼井启隔器还不妨用正在套管变形井战一些惯例启隔器没有相宜应用的油井的采油、堵火、步伐做业等.正在采油井中，勘探初期的探井往往使用一些特殊尺寸的套管完井，后期采油中那些井缺少配套的井下启隔器，裸眼井启隔器则不妨谦脚那些井的酸化、压裂、注火、堵火战试油试气仄分层步伐做业的动工需要.处事本理一、扩弛式胶筒(一)结构其结构分三层，以弹性没有锈钢片搞叠层骨架，加以内胶筒、中筒组成.(二)主要特性1、扩弛系数大，不妨达到1.2～1.6，即可用小曲径胶筒启隔大曲径井眼.2、简单扩弛战中断，即易坐启妥协启，胶筒压好为1～1.5MPa即可真止启隔器胶筒的初启.3、耐下温125～150℃，最下达180℃.4、启压好大，最大处事稀启压力达到50MPa以上.5、残存变形小，常常残存变形没有超出2％.6、对于井眼符合性强，可用于先期完井的裸眼井、套管侧钻启窗井、后期完井的裸眼井、拉拢套管井战特殊套管井的工艺步伐中.二、K344型裸眼井启隔器(一) 结构由上交头、核心管、稀启胶筒、下交头等组成，睹图1所示.(二)本理那种启隔器的结构简朴，从油管内加液压，液体经核心管进液心加进胶筒内腔，进而使胶筒胀大坐启，启隔油套环形空间.搁掉油管压力，启隔器胶筒回支，真止解启.三、K341/342型裸眼井启隔器（矮压好液压坐启）(一)结构由上交头、断绝环、解启销钉、核心管、统制阀、关关弹簧、稀启胶筒、下交头等组成.(二)本理启隔器坐启时，核心管挨压，当压力大于1MPa时，压力液体通过进液心，推启统制阀，使胶筒扩弛坐启.油管搁压之后，统制阀回位关关进液心，遏止加进胶筒里里的液体流回到核心管，使启隔器胶筒末究脆持稀启状态，没有会果油管搁压而解启，真止启隔器的少久井下稀启.K341解启时曲交上提油管，剪断解启销钉，核心管进与移动一段距离，鼓压槽通过统制阀的内稀启圈，核心管与胶筒之间产死的腔体内的液体排出，真止启隔器解启.K342解启时逆时针转动油管，挨启反扣交头，核心管进与移动一段距离，鼓压槽通过统制阀的内稀启圈，核心管与胶筒之间产死的腔体内的液体排出，真止启隔器解启.四、K341/K342型裸眼井启隔器（下压好投球坐启）(一)结构由上交头、坐启钢球、坐启剪环、初坐剪环、初坐剪钉、坐启剪钉、统制阀、解启销钉（K342是反扣交头）、核心管、关关弹簧、稀启胶筒、下交头等部分组成.(二)本理启隔器坐启之前，由于过流利讲被坐启剪环关关，核心管里里的压力没有克没有及够通过过流利讲传播，所以，无论核心管或者中部的压力皆没有成能使启隔器坐启，果此，不妨举止大排量的正反背顶替泥浆战洗井等施处事业.启隔器坐启时，最先从油管投球，而后油管挨压，正在压力的效率下，剪断剪钉，液体从过流利讲加进，推动统制阀，挨启核心管－胶筒的环形通讲，液体加进胶筒里里，胶筒正在压力的效率下扩弛，真止启隔器的坐启.油管搁压之后，统制阀回位关关进液心，遏止加进胶筒里里的液体流回到核心管，使启隔器胶筒末究脆持稀启状态，真止启隔器的少久井下稀启.技能指标及技能特性一、技能指标规格型号K344/342/341中径，mm 148 128 80符合井径，mm 160～215 140～190 95～127最大处事压力，MPa 50 40 20内径，mm 62 30处事温度，℃ 150二、技能特性1、K342/K341型启隔器下压好投球坐启的裸眼井启隔器，符合泥浆顶替、完井管柱、天层预处理的酸压等动工.矮压好液压坐启的裸眼井启隔器，不妨组成多级启隔器管柱，完毕裸眼井的分层尝试战分层步伐的需要.那二种坐启结构不妨正在现场根据动工需要举止变换，符合多用途的央供.2、K342与K344之间的变换也不妨正在现场完毕.不妨根据现场工艺央供，赶快完毕启隔器的符合性变革.3、通过环形统制阀脆持胶筒的扩弛状态，那种结构的统制阀结构简朴，处事稳当.动工管柱一、K344型裸眼启隔器形成的酸压管柱(睹图2)1、启隔器K344裸眼井启隔器.2、管柱结构酸压下层：启隔器+节流球座.酸压表层：节流滑套+启隔器+反洗球座.3、处事本理正在启初动工时，油管里里的液体正在节流球座爆收节流压好，当节流压好大于1MPa之后，K344启隔器胶筒扩弛稀启井壁.胶筒一朝稀启井壁之后，启隔器上下压好减少，加速启隔器的坐启历程.动工完毕时，油管里里的液体震动停止，此时无节流压好，下压战油管里里的压力仄稳，启隔器胶筒里里的液体随胶筒的回弹力被挤出胶筒里里，启隔器解启.二、K342/K341下层步伐/完井/采油管柱(睹图3)1、启隔器K342、K341下压好投球坐启裸眼井启隔器.2、管柱结构完井管柱/步伐管柱/采油管柱：启隔器+筛管.3、处事本理K341/K342启隔器(下压好投球坐启)组成的管柱，不妨举止大排量的正反背顶替泥浆战洗井等对于天层的预处理动工.需要启隔器坐启时，核心管投球挨压，坐启启隔器，即不妨举止酸化或者压裂等步伐动工.动工完毕后，不妨根据需要对于天层举止抽吸供产、尝试压力回复、测流压战静压.用于步伐管柱：完毕动工后，需要起出管柱时，K341启隔器上提管柱即可解启，K342逆时针转动油管解启.启隔器解启之后起出管柱，完毕现场动工.用于完井管柱：曲交转进采油（采气）.三、K341/ K342分层步伐/采油/注火管柱(睹图4)1、启隔器K342、K341矮压好液压坐启裸眼井启隔器.2、管柱结构分层步伐/采油管柱：启隔器+连通阀+启隔器+堵头.分层注火管柱：启隔器+配火器+启隔器+反洗凡是我.3、处事本理用于分层步伐/采油管柱：由K341/K342矮压好液压坐启裸眼井启隔器、连通阀战堵头组成.管柱下到安排深度之后，核心管挨压启隔器矮压好液压坐启，压力继启降下挨启连通阀后，启隔器中间的天层被隔断.不妨对于天层举止抽吸供产、酸化、压裂等处理，以及对于天层举止尝试压力回复、测流压战静压，曲至完井采油（采气）.用于分层注火管柱：由K341/K342矮压好液压坐启裸眼井启隔器、配火器（戴阻碍器）战反洗凡是我组成.管柱下到安排深度之后，对于井筒举止反洗井动工.洗井中断之后，核心管挨压启隔器矮压好液压坐启，压力降下到5MPa以上脆持2min，保证启隔器稳当坐启.再通过投捞支配，调换火嘴后仄常注火.若需要起出管柱，K341启隔器上提管柱解启，K342逆时针转动油管解启，启隔器解启之后起出管柱，完毕现场动工.四、K341/K342采用性启堵管柱(睹图5)1、启隔器K342-148、K342-128、K341-148、K341-128、K341-80的矮压好液压坐启裸眼井启隔器.2、管柱结构采用性启堵管柱1：拾脚交头+矮压好液压坐启裸眼井启隔器+油管+矮压好液压坐启裸眼井启隔器+坐启球座+筛管.采用性启堵管柱2：拾脚交头+矮压好液压坐启裸眼井启隔器+油管+下压好投球坐启裸眼井启隔器+筛管.3、处事本理采用性启堵管柱：由K341/K342矮压好液压坐启裸眼井启隔器、油管战筛管组成.管柱下到安排深度之后，投球，核心管挨压使启隔器坐启，压力继启降下挨掉球座，连通下部天层，启隔器中间的天层被隔断，进而达到启堵中间层，启采上下层的脚法.需要排除天层启堵时，解启启隔器之后，起出管柱.现场应用情况扩弛式启隔器正在江汉、玉门战青海油田总同应用了6心井.其中气井酸压1心井、油井酸压5心井、裸眼井步伐试气1心井.工艺乐成率100％.从现场应用的情况去瞅，正在7in～41/2in拉拢套管井动工中，由于上部套管变形，使用小尺寸的裸眼井启隔器，真止了小尺寸井眼的酸压动工.正在青海碱1井气井的现场动工中，使用中径148mm的裸眼井启隔器，真止了95/8in大井眼的稀启央供，那二心井中裸眼井启隔器的稀启系数分别达到了1.266战1.486，近近大于一般压缩式启隔器稀启系数1.1的火仄.采与裸眼井启隔器对于特殊尺寸井眼战套管变形井举止动工，办理了特殊套管井战变形套管井的酸压动工问题,扩展了油井删产步伐动工的技能采用战删产技能的脚法，达到了俭朴动工成本，普及油田采支率的脚法.现场应用截止说明，裸眼井启隔器及其配套的管柱稀启本能良佳，适用于百般尺寸井的酸压动工，工艺简朴，仄安稳当.论断战修议K344、K341、K342三种典型裸眼井启隔器中，K341战K342型的启隔器有矮压好液压坐启战下压好投球坐启二种结构.下压好投球坐启的结构安排，不妨谦脚完井工艺中顶替泥浆的工艺央供.现场应用的启隔器稀启本能良佳，最大稀启系数达到了1.486，近近大于一般压缩式启隔器稀启系数1.1～1.15的火仄.最下处事压好达到47MPa，最下处事温度达到142℃，真足谦脚现场的使用央供.那种裸眼井启隔器及管柱，不妨办理先期完井的裸眼井、套管侧钻启窗井、后期完井的裸眼井、拉拢套管井战特殊尺寸套管井的动工需要.那里介绍的裸眼井启隔器的结构是属于单次坐启、解启结构，即只可正在安排深度完毕单次坐启妥协启支配，没有克没有及够应用正在裸眼井的没有起管柱的大薄层多次连绝分段步伐酸化、大井段的连绝分段天层尝试等圆里.正在海中有进步的可沉复多次坐启、解启的裸眼井启隔器串，以及启隔器配套管柱的井下工具，修议继启启展裸眼井启隔器及其配套管柱的应用钻研，进一步完备裸眼井启隔器系列、配套管柱战配套工具的钻研处事，使之产死完备的工具系列.。
石油地质与工程2011年3月 PET ROLEU M GEOLO GY AN D ENGIN EERING 第25卷第2期文章编号:1673-8217(201102-0103-02水平井裸眼封隔器分段压裂技术在苏10区块的应用董建辉(中国石油长城钻探公司地质研究院,辽宁盘锦124010摘要:根据苏里格气田低渗、低压、低丰度岩性气藏的特点,在总结以前水平井压裂经验的基础上,实施了水平井裸眼封隔器分段压裂技术,并在苏10-31-48H井取得成功应用,取得了较好的效果。
关键词:苏里格气田;水平井;裸眼封隔器;分段压裂中图分类号:TE357 文献标识码:A1 问题的提出苏里格气田为低渗、低压、低丰度岩性气藏,有效储层为辫状河砂岩沉积体系中的粗岩相带,非均质性强,连续性较差。
其低渗低孔储层的孔隙结构特点决定了气田开发初期油气渗流所动用的范围有限,气体的启动压差较大,如果储层不进行压裂改造,储层很难获得较高的产能[1-3]。
2006年,为提高苏10区块单井产量,降低开采成本,开展了水平井现场试验。
在综合地质研究基础上,部署并实施了一口双台阶水平井,井号为苏10-30-38H。
钻井周期132d,完钻井深4088.32 m,水平段长638.32m,有效气层450m,有效储层钻遇率达到70.5%。
经放喷求产,井口日产气15.6 104m3,折算无阻流量51.4 104m3。
关井24小时井口压力恢复到21M Pa。
采用一点法试气,3毫米油嘴日产气2.2 104m3。
投产后日产气在1.0 104m3以上,井口压力17M Pa以上。
为提高水平井单井产量,实现经济有效开发,2008年8月对山1段实施水力喷射压裂后,平均日产气3 104 m3,目前油压2.8M Pa,套压3.5M Pa,累产气1475 104m3,一点法压裂后效果也不理想。
水平井技术在低压、低渗、低丰度的苏里格气田进行试验,见到了初步效果,展示了较好的开发前景。
封隔器技术在井漏中应用的简要研究摘要：本文通过对封隔器的介绍，进而说明封隔器技术在处理井漏事故中的广泛应用。
其作为有效堵漏工具已成为对付井漏的一种重要手段，它不但可以减少油井封隔器堵水施工工序，而且方便地实现不压井不放喷作业，亦能双向承受高压。
文中例举一个典型封隔器技术应用情况，后引出对我国目前封隔器技术的展望。
关键词：井漏封隔器堵漏施工封隔器技术一、前言封隔器是石油行业钻采工艺中重要的井下工具之一，是为了满足油水井某种工艺技术目的或油层技术措施的需要，由钢体、胶皮封隔件部分与控制部分构成的井下分层封隔的专用工具。
它的主要封隔元件是胶皮筒，通过水力或机械的作用，使胶皮筒鼓胀密封油管和套管的环形空间，把上、下油层分隔开，以达到某种施工的目的。
其在井漏问题中的应用就体现了它的密封和隔离功能。
钻井过程中井漏问题一直是个长期存在且未能很好解决的技术难题，轻微的漏失会使钻井工作中断，严重的漏失会耗费大量的人力和财力及时间，如井漏得不到及时的处理，还会引起井塌、井喷和卡钻等事故，导致部分井段或全井段报废，因此及时的处理井漏是钻井过程中非常重要的一个环节，可见封隔器技术在处理井漏问题中重要性。
二、分类及原理目前油田常用封隔器有支撑式封隔器、液压式封隔器、卡瓦式封隔器、扩张式封隔器、自封式封隔器、特殊用途封隔器，不同类型封隔器在实践中有不同用途及技术要求。
1.支撑式封隔器（如Y111-114型）支撑式封隔器，以井底或其它的支撑卡瓦为支点，加压一定管柱重量来座封的封隔器，由中心管、胶筒、压缩套组成。
用于分层试油、采油、找水、堵水和酸化，可单独使用，也可与卡瓦封隔器或支撑卡瓦配套使用。
技术要求：封隔器（或下级封隔器）下端要接尾管，其尾管长度一般不能大于50m。
适宜于浅井使用，封隔器坐封高度，决定于下入深度、坐封载荷和胶筒密封压缩距等因素。
2.压缩式封隔器（如Y341-114和Y342-114型）液压式封隔器结构：由中心管、胶筒、座封活塞、（锁紧解锁机构、洗井机构）组成，用于分层采油、分层找水、堵水、分层注水等。
裸眼井封隔器及其应用(江汉油田分公司采油工艺研究院井下工具研究所)摘要近年来裸眼井越来越多,对裸眼井地层进行酸化、压裂、注水、堵水与试油试气等分层措施作业需要使用裸眼封隔器。
为了满足这种需要,研究了K341、K342、K344三种类型的裸眼井封隔器。
现场应用时,其最大密封系数达到了1、486,远远大于普通压缩式封隔器密封系数1、1～1、15的水平,最高工作压差达到47MPa,最高工作温度达到142℃。
介绍了这三种封隔器的工作原理、现场施工管柱与现场使用情况。
关键词裸眼井裸眼封隔器管柱应用前言因油气田开发的需要以及完井技术的发展,油气井尤其就是碳酸盐岩等致密地层钻探的油气井,采用裸眼井完井的方式日益增多。
裸眼井需要裸眼封隔器才能进行酸化、压裂、注水、堵水与试油试气等分层措施作业,由此导致对裸眼井封隔器需求的增长。
裸眼井在钻井过程中,有时需要进行中途测试,以取得较为详细的资料,对地层进行更加准确的判断,由此决定就是否追加投入,继续完成下步施工,从而节省不必要的开支。
裸眼井封隔器还可以用在套管变形井与一些常规封隔器不适宜应用的油井的采油、堵水、措施作业等。
在采油井中,勘探初期的探井往往使用一些特殊尺寸的套管完井,后期采油中这些井缺少配套的井下封隔器,裸眼井封隔器则能够满足这些井的酸化、压裂、注水、堵水与试油试气等分层措施作业的施工需求。
工作原理一、扩张式胶筒(一)结构其结构分三层,以弹性不锈钢片做叠层骨架,加以内胶筒、外筒组成。
(二)主要特点1、扩张系数大,可以达到1、2～1、6,即可用小直径胶筒封隔大直径井眼。
2、容易扩张与收缩,即易坐封与解封,胶筒压差为1～1、5MPa即可实现封隔器胶筒的初封。
3、耐高温125～150℃,最高达180℃。
4、承压差大,最大工作密封压力达到50MPa以上。
5、残余变形小,通常残余变形不超过2％。
6、对井眼适应性强,可用于先期完井的裸眼井、套管侧钻开窗井、后期完井的裸眼井、组合套管井与特殊套管井的工艺措施中。
二、K344 型裸眼井封隔器(一) 结构由上接头、中心管、密封胶筒、下接头等组成,见图1所示。
(二)原理这种封隔器的结构简单,从油管内加液压,液体经中心管进液口进入胶筒内腔,从而使胶筒胀大坐封,封隔油套环形空间。
放掉油管压力,封隔器胶筒回收,实现解封。
三、K341/342 型裸眼井封隔器(低压差液压坐封)(一)结构由上接头、隔离环、解封销钉、中心管、控制阀、关闭弹簧、密封胶筒、下接头等组成。
(二)原理封隔器坐封时,中心管打压,当压力大于1MPa时,压力液体通过进液口,推开控制阀,使胶筒扩张坐封。
油管放压之后,控制阀回位关闭进液口,阻止进入胶筒内部的液体流回到中心管,使封隔器胶筒始终保持密封状态,不会因油管放压而解封,实现封隔器的长期井下密封。
K341解封时直接上提油管,剪断解封销钉,中心管向上移动一段距离,泄压槽通过控制阀的内密封圈,中心管与胶筒之间形成的腔体内的液体排出,实现封隔器解封。
K342解封时顺时针旋转油管,打开反扣接头,中心管向上移动一段距离,泄压槽通过控制阀的内密封圈,中心管与胶筒之间形成的腔体内的液体排出,实现封隔器解封。
四、K341/K342 型裸眼井封隔器(高压差投球坐封)(一)结构由上接头、坐封钢球、坐封剪环、初坐剪环、初坐剪钉、坐封剪钉、控制阀、解封销钉(K342就是反扣接头)、中心管、关闭弹簧、密封胶筒、下接头等部分组成。
(二)原理封隔器坐封之前,由于过流通道被坐封剪环关闭,中心管内部的压力不能够通过过流通道传递,所以,无论中心管或外部的压力都不可能使封隔器坐封,因此,可以进行大排量的正反向顶替泥浆与洗井等施工作业。
封隔器坐封时,首先从油管投球,然后油管打压,在压力的作用下,剪断剪钉,液体从过流通道进入,推动控制阀,打开中心管－胶筒的环形通道,液体进入胶筒内部,胶筒在压力的作用下扩张,实现封隔器的坐封。
油管放压之后,控制阀回位关闭进液口,阻止进入胶筒内部的液体流回到中心管,使封隔器胶筒始终保持密封状态,实现封隔器的长期井下密封。
技术指标及技术特点一、技术指标规格型号K344/342/341外径, mm 148 128 80适应井径, mm 160～215 140～190 95～127最大工作压力,MPa 50 40 20内径, mm 62 30工作温度, ℃150二、技术特点1、K342/K341型封隔器高压差投球坐封的裸眼井封隔器,适合泥浆顶替、完井管柱、地层预处理的酸压等施工。
低压差液压坐封的裸眼井封隔器,能够组成多级封隔器管柱,完成裸眼井的分层测试与分层措施的需要。
这两种坐封结构能够在现场根据施工需要进行转换,适应多用途的要求。
2、K342与K344之间的转换也能够在现场完成。
可以根据现场工艺要求,快速完成封隔器的适应性改造。
3、通过环形控制阀保持胶筒的扩张状态,这种结构的控制阀结构简单,工作可靠。
施工管柱一、K344型裸眼封隔器构成的酸压管柱(见图2)1、封隔器K344裸眼井封隔器。
2、管柱结构酸压下层:封隔器+节流球座。
酸压上层:节流滑套+封隔器+反洗球座。
3、工作原理在开始施工时,油管内部的液体在节流球座产生节流压差,当节流压差大于1MPa之后,K344封隔器胶筒扩张密封井壁。
胶筒一旦密封井壁之后,封隔器上下压差增加,加速封隔器的坐封过程。
施工完成时,油管内部的液体流动停止,此时无节流压差,下压与油管内部的压力平衡,封隔器胶筒内部的液体随胶筒的回弹力被挤出胶筒内部,封隔器解封。
二、K342/K341下层措施/完井/采油管柱(见图3)1、封隔器K342、K341高压差投球坐封裸眼井封隔器。
2、管柱结构完井管柱/措施管柱/采油管柱:封隔器+筛管。
3、工作原理K341/K342封隔器(高压差投球坐封)组成的管柱,可以进行大排量的正反向顶替泥浆与洗井等对地层的预处理施工。
需要封隔器坐封时,中心管投球打压,坐封封隔器,即可以进行酸化或压裂等措施施工。
施工完成后,可以根据需要对地层进行抽吸求产、测试压力恢复、测流压与静压。
用于措施管柱:完成施工后,需要起出管柱时,K341封隔器上提管柱即可解封,K342顺时针旋转油管解封。
封隔器解封之后起出管柱,完成现场施工。
用于完井管柱:直接转入采油(采气)。
三、K341/ K342分层措施/采油/注水管柱(见图4)1、封隔器K342、K341低压差液压坐封裸眼井封隔器。
2、管柱结构分层措施/采油管柱:封隔器+连通阀+封隔器+堵头。
分层注水管柱:封隔器+配水器+封隔器+反洗凡尔。
3、工作原理用于分层措施/采油管柱:由K341/K342低压差液压坐封裸眼井封隔器、连通阀与堵头组成。
管柱下到设计深度之后,中心管打压封隔器低压差液压坐封,压力继续升高打开连通阀后,封隔器中间的地层被隔断。
可以对地层进行抽吸求产、酸化、压裂等处理,以及对地层进行测试压力恢复、测流压与静压,直至完井采油(采气)。
用于分层注水管柱:由K341/K342低压差液压坐封裸眼井封隔器、配水器(带堵塞器)与反洗凡尔组成。
管柱下到设计深度之后,对井筒进行反洗井施工。
洗井结束之后,中心管打压封隔器低压差液压坐封,压力升高到5MPa以上保持2min,确保封隔器可靠坐封。
再通过投捞操作,更换水嘴后正常注水。
若需要起出管柱,K341封隔器上提管柱解封,K342顺时针旋转油管解封,封隔器解封之后起出管柱,完成现场施工。
四、K341/K342选择性封堵管柱(见图5)1、封隔器K342-148、K342-128、K341-148、K341-128、K341-80的低压差液压坐封裸眼井封隔器。
2、管柱结构选择性封堵管柱1: 丢手接头+低压差液压坐封裸眼井封隔器+油管+低压差液压坐封裸眼井封隔器+坐封球座+筛管。
选择性封堵管柱2:丢手接头+低压差液压坐封裸眼井封隔器+油管+高压差投球坐封裸眼井封隔器+筛管。
3、工作原理选择性封堵管柱:由K341/K342低压差液压坐封裸眼井封隔器、油管与筛管组成。
管柱下到设计深度之后,投球,中心管打压使封隔器坐封,压力继续升高打掉球座,连通下部地层,封隔器中间的地层被隔断,从而达到封堵中间层,开采上下层的目的。
需要解除地层封堵时,解封封隔器之后,起出管柱。
现场应用情况扩张式封隔器在江汉、玉门与青海油田总共应用了6口井。
其中气井酸压1口井、油井酸压5口井、裸眼井措施试气1口井。
工艺成功率100％。
从现场应用的情况来瞧,在7in～41/2in组合套管井施工中,由于上部套管变形,使用小尺寸的裸眼井封隔器,实现了小尺寸井眼的酸压施工。
在青海碱1井气井的现场施工中,使用外径148mm的裸眼井封隔器,实现了95/8in大井眼的密封要求,这两口井中裸眼井封隔器的密封系数分别达到了1、266与1、486,远远大于普通压缩式封隔器密封系数1、1的水平。
采用裸眼井封隔器对特殊尺寸井眼与套管变形井进行施工,解决了特殊套管井与变形套管井的酸压施工问题,扩展了油井增产措施施工的技术选择与增产技术的手段,达到了节约施工成本,提高油田采收率的目的。
现场应用结果证明,裸眼井封隔器及其配套的管柱密封性能良好,适用于各种尺寸井的酸压施工,工艺简单,安全可靠。
结论与建议K344、K341、K342三种类型裸眼井封隔器中,K341与K342型的封隔器有低压差液压坐封与高压差投球坐封两种结构。
高压差投球坐封的结构设计,可以满足完井工艺中顶替泥浆的工艺要求。
现场应用的封隔器密封性能良好,最大密封系数达到了1、486,远远大于普通压缩式封隔器密封系数1、1～1、15的水平。
最高工作压差达到47MPa,最高工作温度达到142℃,完全满足现场的使用要求。
这种裸眼井封隔器及管柱,能够解决先期完井的裸眼井、套管侧钻开窗井、后期完井的裸眼井、组合套管井与特殊尺寸套管井的施工需要。
这里介绍的裸眼井封隔器的结构就是属于单次坐封、解封结构,即只能在设计深度完成单次坐封与解封操作,不能够应用在裸眼井的不起管柱的大厚层多次连续分段措施酸化、大井段的连续分段地层测试等方面。
在国外有先进的可重复多次坐封、解封的裸眼井封隔器串,以及封隔器配套管柱的井下工具,建议继续开展裸眼井封隔器及其配套管柱的应用研究,进一步完善裸眼井封隔器系列、配套管柱与配套工具的研究工作,使之形成完善的工具系列。
