油井堵水工藝管柱的研制

蔣建華，李傳樂，戶貴華，趙 杰，馮春燕，張俊成

（中原油田分公司采油三廠，河南濮陽457001）①

油井堵水工藝管柱的研制

蔣建華，李傳樂，戶貴華，趙 杰，馮春燕，張俊成

（中原油田分公司采油三廠，河南濮陽457001）①

采用常規Y221型封隔器封堵高含水層和套管漏失段，易出現油管與抽油桿偏磨加劇、縮短檢泵周期、封隔器內通徑過小不能滿足現場需要、封隔器受壓差影響解封困難等問題。研制了油井堵水新工藝管柱，主要由Y221型大通徑堵水封隔器和能傳遞轉矩的油管補償器等組成，封隔器可分別在抽油泵下部和上部配套使用，油管補償器可避免油管彎曲造成的管桿偏磨加劇和縮短檢泵周期的問題。現場應用表明：該工藝管柱能夠延長堵水有效期，對于油田高含水開發后期的長效開發具有重大的現實意義。

大通徑堵水封隔器；油管補償器；偏磨；檢泵周期；堵水管柱

用常規Y221型封隔器封堵高含水層、套管漏失段是恢復產能的重要手段。但該封隔器自身存在一些缺點：①靠管柱重力坐封，造成油管受壓彎曲［1-2］，油管柱與抽油桿偏磨加劇，縮短檢泵周期；②其內通徑小于油管內徑，限制了工藝配套；③受壓差影響而解封困難。為此，研制了油井堵水新工藝管柱，該工藝管柱主要由Y221型大通徑堵水封隔器和能傳遞轉矩的油管補償器等組成。封隔器可分別在抽油泵下上部配套使用，油管補償器可避免油管彎曲造成的管桿偏磨加劇和縮短檢泵周期的問題。

1 結構原理

油井堵水工藝管柱如圖1，主要由油管、油管補償器、Y221型大通徑堵水封隔器、抽油泵、篩管和絲堵組成。油管補償器可傳遞轉矩和補償因Y221型堵水封隔器坐封壓縮油管造成管柱彎曲，封隔器通徑與2 7/8 UP TBG油管內徑一致，可以卡在任意深度，不影響2 7/8 UP TBG油管的抽油泵配套。該封隔器設有解封旁通，解封時旁通先打開，解封載荷不受壓差影響，降低了卡管柱的風險。

圖1 油井堵水工藝管柱

下井時，通過油管自上而下將油管補償器、Y221型大通徑堵水封隔器、橋式抽油泵、篩管和絲堵連接在一起下入井內。管柱到達設計深度后，上提油管并右旋6～8圈，下放油管壓縮膠筒密封油套環空，同時實現旁通密封，完成封堵目的層，然后將下放管柱的長度提出，在油管補償器的作用下，防止油管彎曲，避免管桿偏磨加劇。解封時，上提管柱，旁通打開，封隔器上下壓力平衡，同時解封螺釘剪斷，膠筒回彈，完成封隔器解封。

2 配套工具

2.1 Y221型大通徑堵水封隔器

Y221型大通徑堵水封隔器結構如圖2所示。該封隔器的旁通通道由上接頭、壓環、旁通密封圈、外中心管、中心管環空、壓縮環組成。坐封時，上提油管并右旋6～8圈，下放油管壓縮膠筒密封油套環空，同時密封旁通通道，實現坐封。解封時，上提管柱，旁通打開，封隔器上下壓力平衡，避免了壓差對封隔器解封的影響，同時解封螺釘剪斷，膠筒回彈，完成封隔器解封，提高了管柱解封安全性。

該封隔器最大外徑?114 mm，最小通徑?62 mm，額定工作壓力25 MPa，總體長度1 380 mm。

圖2 Y221型大通徑堵水封隔器結構

2.2 油管補償器

油管補償器結構如圖3，主要由上接頭、外筒、活塞、中心管、懸掛環、連接體、銷釘、下接頭及O形圈組成。下井時接在封隔器上部，補償器下部管柱的重力作用在懸掛環上，銷釘不受力，管柱下至設計位置，上提旋轉管柱，下放油管，封隔器卡瓦撐開，管柱作用剪斷銷釘，壓縮膠筒，鎖緊機構鎖緊膠筒，坐封完畢，上提管柱，補償器以上管柱處于拉伸狀態，克服了普通Y221型卡封管柱彎曲造成的管桿偏磨問題。

圖3 油管補償器結構

3 現場應用

Y221型堵水封隔器內通徑為?62 mm，與2 7/8 UP TBG油管內徑一致，適用于井斜小于60°的堵水油井。技術特點為：

1） 該工藝管柱可有效封堵油井上部套漏層，避免油管彎曲造成的管桿偏磨加劇問題。

2） 封隔器的旁通設計解決了壓差造成解封困難，提高了堵水管柱的安全性。

2012-02—12，該堵水管柱在文明寨油田成功應用5口井，封隔器坐封、驗封一次性合格。管柱有效時間超過1 a后，因地質要求WM1-20井在2014-02重新作業，成功起出，管桿偏磨輕微，其余井繼續有效。

4 結論

1） 大通徑Y221型堵水封隔器采用解封旁通和大通徑設計，避免了壓差對封隔器解封的影響，降低了卡管柱風險，同時可坐封在任意井深，提高了管柱現場適應性；油管補償器采用可傳遞轉矩設計，既滿足Y221型封隔器坐封需要，同時又能避免因Y221型封隔器坐封造成管柱彎曲導致的管桿偏磨加劇。

2） 現場試驗說明，油井堵水工藝管柱能夠延緩管桿偏磨，延長檢泵周期，可在相似油田推廣應用。

［1］ 劉鳳梧，徐秉業，高德利.封隔器對油管螺旋屈曲的影響分析［J］.清華大學學報：自然科學版，1999，39（8）：104-107.

［2］ 趙曉偉，牛彩云，朱洪征，等.單封隔器抽油管柱受力變形分析［J］.石油礦場機械，2011，40（12）：51-54.

Development of Water Plugging String for Oil Well

The application conventional Y221 packer plugging leakage of high aquifer and casing segment could easily lead to increased wear tubing and sucker rod partial shorten pump inspection period，the packer inside diameter that is too small to meet the needs of the site，packer which pressure differential impacted unseated is difficult，a new technology string was developed.The string mainly consists of Y221 big inside diameter water plugging packer and tubing compensator which can transmittable toque，the packer can be pumped separately in supporting the use of lower and upper pump，tubing compensator can avoid the problem which bending the tubing caused eccentric wear and shorten the check period exacerbated.Field application shows that the water plugging string can be extended validity for the long-term development of the high water cut production tail.

big inside diameter water plugging packer；tubing compensator；lopsided wear；pump inspection period；water plugging string

TE931.2

B

10.3969／j.issn.1001-3842.2014.11.018

1001-3482（2014）11-0072-03①

2014-05-12

中石化科研項目“防偏磨卡堵水工藝技術研究與應用”（2012111）

蔣建華（1980-），男，四川大英人，工程師，碩士，主要從事井下工具研究與分層工藝技術管理工作，E-mail：abx260＠163.com。