液壓封隔器丟手管柱優化設計與改進措施

藏璽+張凱+郭東樂

摘 要：目前油田的絕大部分油區都已進入高含水開采階段，主力油層大多被非主力油層接替，深井、斜井、定向井及水平井等特殊井的數量越來越多，分層也越來越細，井況日趨惡化，使老油區原油穩產難度增大。油井實施機械分層卡堵水采油技術，封掉高含水層。以控制油井含水的上升，達到有效提液的目的。近幾年，隨著油田挖潛力度的不斷加大，油井泵深不斷增大，封隔器施工難度也逐漸增加，對封隔器改進是非常重要的。采用先液壓漲開座卡機構座卡，再下放油管壓縮膠筒的方式座封，使其膠筒的密封性更可靠，并且操作簡便，顯示明顯。丟手分離后，留井部分內部是暢通的，可以配合其它工藝措施，如懸掛濾砂管防砂等工藝措施。

關鍵詞：液壓封隔器；卡水分層工藝管柱；改進措施

采用液壓封隔器卡水、分層的工藝管柱由于其先進性必將會越來越廣泛地得到應用，但是從現場應用的情況來看，該工藝管柱的施工成功率較之常規工藝管柱要低。針對液壓封隔器丟手工藝管柱的中途坐封，或難以丟手等問題進行了分析，提出了，優化設計工藝管柱，對封隔器的坐封機構以及坐封啟動壓差進行改進。現場應用表明，作業施工成功率100%，降低了作業成本和難度，提高了作業施工的成功率。

1管柱結構及工作原理

該工藝管柱主要由Y441型液壓封隔器、Y341型液壓封隔器、YDS丟手工具、單流閥等配套工具組成。管柱下至設計位置后，油管憋壓，液壓封隔器坐封，繼續打壓，丟手工具丟手，起出上部管柱，下入生產管柱即可生產。該管柱既可滿足直井的使用要求，又能滿足大斜度井甚至水平井的使用要求。液壓封隔器卡水、分層工藝管柱由于其先進性必將越來越廣泛地被應用。但是從現場應用的情況來看，液壓封隔器仍存在施工成功率較低的缺點。

（1）少量井中封隔器密封效果差；（2）液壓封隔器在下井過程中存在中途坐封的問題。其原因一是結構設計不盡完善；二是使用單位對其性能和要求不熟悉，作業失誤，導致封隔器中途坐封；（3）所用油管特別是舊油管的質量普遍偏低，舊油管存在長期受腐蝕或者偏磨，以至于部分舊油管強度難以達到所需要的丟手控制壓力而無法丟手，造成不得不重新起下管柱。

主要用于一趟管柱作業射孔和完井系統。施工完成后，可利用回收工具回收，經保養后再次使用。特點：可承受10，000 PSI[70MPa]的壓力差；與標準的密封裝置和封隔器配件兼容；多個膠筒確保坐封后密封穩定性；封隔裝置機械鎖定確保坐封后封隔器中心管無位移；不需要進行油管操作。

2改進單流閥結構以降低水擊壓力

所謂水力沖擊現象，也就是有壓系統中由于管路工作狀態的突然改變，使液體流速發生急劇變化，引起管內壓強在大范圍內波動，形成水擊現象。操作上，對于下井封隔器管柱而言，取決于提、剎、放的緩和程度（即延長速度變化的時間）。如果猛提、猛剎、猛放，則會產生巨大的水擊壓力。從管柱結構上，我們可以進行設計，使得下放施工管柱的時候，液流的速度變化大大地減緩，以此大大地降低水擊壓力。解決方法是施工作業接單根時，管柱內液流通道保持通暢。為此設計了一套常開閥。

3改進封隔器的坐封機構

原有的封隔器的坐封機構不完善。由于施工作業操作不當急停管柱時坐封活塞會受到向下的慣性力和水力沖擊，這個力大得足以剪斷坐封啟動剪釘，引起中途坐封。經過對封隔器該部件的分析，設計采用液壓活塞上行剪斷剪釘的結構，活塞的慣性力將傳遞給中心管，不再作用在剪釘上。這就消除了活塞慣性力的沖擊，避免了工具下井過程中突停突放或者由于沖擊、震動等原因造成中途坐封，提高封隔器的坐封啟動壓力。

4現場應用

該卡水分層采油工藝管柱在油田現場施工一次成功率100%，累計增油7.9萬噸，減少重復作業21井次，創直接經濟效益6125萬元。以A井為例。是一口側鉆水平井，作業前全井合采，含水已高達99.2%，作業后封住懸掛器處漏失層，生產側鉆水平段和直井段的一個油層，含水降至56%，效果明顯。作業施工時未因為水力沖擊或者慣性力的影響而出現中途坐封，坐封打壓至14MPa，油管泄露，難以采取液壓方式丟手。此時液壓封隔器已正常坐封。如果采用常規液壓丟手工具，則必須起出全部管柱，重新作業。施工設計封漏分層采油工藝管柱時，采用了可倒扣液壓丟手YXD，故上提負荷16kN，將油管正轉29圈后，負荷突降，表明丟手成功。

5結 論

（1）管柱不僅適用于直井，而且適用于定向井、大斜度井以及水平井；（2）改進后的封隔器坐封、解封可靠，承壓能力高，可達3OMPa，適于高壓水層的卡封；（3）封隔器不受交變載荷的作用，延長了封隔器使用壽命；（4）完井后管柱處于自重伸長狀態，丟手管柱不受生產管柱蠕動的影響，無螺旋彎曲，有桿泵采油時改善了桿、管、泵的工作條件，有利于減少磨損，控制沖程損失，提高泵效；（5）檢泵作業時，僅將生產管柱起出，實現了深井淺修；（6）作業施工時，可以減緩水力沖擊，消除液壓封隔器活塞的慣性力，同時有倒扣丟手方式作為液壓丟手方式的有利補充；（7）正常生產時，保持生產通道的順暢，減少進油阻力，提高了泵效。（8）采取以上措施對液壓封隔器工藝管柱進行了改進，保證了工具的可靠性，降低了作業成本和難度，提高了作業施工的成功率，具有重大經濟效益和社會效益。

參考文獻：

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