水力擴張式封隔器在XZ3-6井分層壓裂中的應用

彭建東

（中石化中原石油工程公司井下特種作業公司，河南濮陽 457161）

水力擴張式封隔器在XZ3-6井分層壓裂中的應用

彭建東

（中石化中原石油工程公司井下特種作業公司，河南濮陽 457161）

水力擴張式封隔器具有懸掛式固定，液壓坐封，液壓解封特點，可以應用于油氣水井分層、分段壓裂改造。介紹了水力擴張式封隔器結構組成和基本原理，并在直井XC3-6中成功應用，取得較好壓裂效果。

水力擴張封隔器；坐封解封；壓裂效果

K344是一種水力擴張式封隔器，具有懸掛式固定，液壓坐封，液壓解封特點，主要靠膠筒向外擴張來封隔油、套管環形空間[1]，廣泛應用于油水井拖動壓裂、分層壓裂、分層注水、分層酸化、分層擠堵、分層測試等施工工藝。XZ3-6井是山水盆地一口重點開發井，目的層位為E1-2b2，為了改善地層的滲流條件，求取區塊目的層儲量資料，對目的層采取K344水力擴張封隔器封三封壓三層方式壓裂，取得較好壓裂效果。

1 水力擴張式壓裂封隔器的結構組成及工作原理

1.1 水力擴張式壓裂封隔器結構組成

K344水力擴張式壓裂封隔器主要結構組成由橡膠筒、中心管、浮動頭、閥箍等組成，中心管采用高強度結構鋼加工而成；橡膠筒采用帶有軟金屬片疊加成的加強層與橡膠復合硫化成一體可承受高壓的膨脹式的密封元件，具體組成如下：

圖1 K344封隔器結構組成實物圖

K344封隔器是以彈性鋼結構骨架增強多重復合橡膠而組成的，可與相應的井下工具如水力錨、安全接頭、壓裂噴砂器等配套使用，主要應用于油水井的分層試油、注水、酸化、壓裂、調剖、卡堵水等多項措施作業。

1.2 水力擴張式壓裂封隔器工作原理

（1）坐封：管柱內加壓，封隔器進液孔進液，活動頭上移動，膠筒膨脹，直至緊貼井壁，封隔上下井段，壓力越高，封隔效果越好。

（2）解封：放掉管柱內壓力，靠膠筒自身收縮，擠出膠筒與中心管環空液體，即可解封。

2 現場應用

2.1 XZ3-6井基本情況

XZ3-6井為山水盆地一口重點開發井，2013年11月28日完鉆，完鉆井深為1 155.00m，完鉆層位E1-2b2。

本次壓裂目的層：737.5—1 078.6m，11.2m/5n，根據鉆井、測井等資料表明，該井壓裂目的層跨度大且較分散，需要采取三封壓三層方式壓裂，為此選用K344封隔器進行分層壓裂。

2.2 分層管柱設計

2.2.1 施工管串設計

N80-Φ73mm加大油管+機械丟手+水力錨+K344-115型封隔器（725m）+N80-Φ73mm加大油管+噴砂滑套+K344-115型封隔器（765m）+接球座+N80-Φ73mm加大油管+噴砂滑套+K344-115型封隔器（974m）+水力錨+接球座+節流噴砂器（976m）（注：封隔器卡點位置避開套管接箍）。

2.2.2 施工管柱圖

圖2 -2 XZ3-6井分層壓裂管柱示意圖

2.3 分層壓裂施工過程及效果分析

第一層壓裂：先低排量供液坐封，封隔器坐封后逐漸提至設計排量，破裂壓力29MPa，第一層排量2～2.2 m3/min，前置液40m3，攜砂液38m3，頂替7.4m3，加砂8.3m3，平均砂比19.7%停泵壓力17MPa。

第二層壓裂：停泵投球后小排量送球，成功打開滑套后壓裂第二層，提至設計排量2.8m3/min，破裂壓力34.5MPa，第二層前置液50m3，攜砂液50m3，頂替6.1m3，加砂10m3，平均砂比20%，停泵壓力12.5MPa。

第三層壓裂：停泵投球后0.7m3/min排量送球，油套壓平衡，反復測試三次無果，將套壓放掉后開泵施工第三層，第三層壓力異常偏高，懷疑近井炮眼附近有堵塞物，造成憋壓，引起壓力異常，在經過前置液的突破以及段塞打磨過后，壓力大幅下降，提排量至設計排量，后期加砂順利。前置液39m3，攜砂液54m3，頂替4.4m3，加砂10.9m3，平均砂比20.2%，停泵壓力11.5MPa。

該井順利施工三層，壓裂施工成功率100%，后順利解封。

3 結論

K344水力擴張式封隔器具有可保證封隔卡點穩定，不上下蠕動，縮小管柱受力距離，確保井下措施管柱及封隔器膠筒能安全可靠地進行工作的特點。該工具應用于山水盆地XZ3-6井直井分三層壓裂，坐封、解封、施工成功率都達到100%。

[1] 鄒長虹 李有盛.K344系列封隔器在三塘湖油田分層壓裂改造中的應用[J].中國石油化工與標準質量，2014，（2）：182.

Application of Hydraulic Expansion Packer in Stratified Fracturing of XZ3-6 Well

Peng Jian-dong

The hydraulic expansion packer has the characteristics of hanging type fixed，hydraulic sealing and hydraulic decapsulation，which can be applied to oil and gas well stratif i cation and fracturing.The structure and basic principle of the hydraulic expansion packer are introduced and successfully applied in the straight well XC3-6 to obtain better fracturing effect.

hydraulic expansion packer；reclosing seal；fracturing effect

TE934.2

：B

：1003–6490（2017）04–0020–01

2017–04–02

彭建東（1974—），男，湖北新洲人，助理工程師，主要從事壓裂封隔器技術服務工作。