新型套管外封隔器特點

馬梁　盛勇　黎強　余綱

摘 要：隨著石油開采的不斷發(fā)展，地層壓力變得日益復雜，套管外封隔器得到了越來越廣泛的應用。該文簡要的介紹了一種新型管外封隔器的特點，對比了新型套管外封隔器和其他套管外封隔器的優(yōu)缺點，分析總結了套管外封隔器的使用情況，概述了完井管柱和注水泥管柱的組配設計，評價了新型管外封隔器注水泥的優(yōu)勢。

關鍵詞：套管外封隔器；水泥漿膨脹；完井工具

套管外封隔器逐漸成為固井、選擇性完井技術的一種重要工具，已經(jīng)成為研究應用的熱點方向。套管外封隔器是一種與套管連接，用來封隔套管與井壁見環(huán)空的井下工具。可有效封隔油氣水層，進行選擇性的開采或者封堵某一層段，保證套管外環(huán)空的密封。套管外封隔器可顯著提高固井質量，有效進行層間封隔，保護或者減少油層污染，為提高原油采收率和開采效率提供了保證。

1 新型封隔器的結構原理

新型套管外封隔器的基本原理與傳統(tǒng)封隔器相似，主要由控制閥部件、密封部件和連接部件三部分組成。控制閥部件包含開啟閥、單流閥和活塞組成，完成對膨脹介質的流動控制。密封部件包括活塞密封件、膠筒、金屬骨架和單流閥密封件，是實現(xiàn)密封的主要部件。連接部件包括提升短節(jié)、節(jié)箍和套管短接等，主要是配合連接的作用。套管封隔器的膠筒是一種可承受高壓的膨脹密封元件，他的各項指標決定了管外封隔器的性能。要求膠筒的膨脹量達到原始直徑的1.5-2.5倍左右，能與不規(guī)則的羅燕井壁形成可靠地壓力密封，并能自動調節(jié)壓力以適應環(huán)空壓差的變化，同時起到扶正套管使其居中的作用。

新型套管外封隔器的工作原理：根據(jù)地質要求將其連接入套管竄并下入所需層位，準確到位后按照固井施工作業(yè)進行注水泥作業(yè)，替漿開始專用膠塞開始下行，到封隔器位置時剪斷封隔器內的擋銷，活塞進液口打開。固井作業(yè)碰壓后，檢查有無回流，無回流碰壓合格，封隔器活塞在套管外水泥漿和套管內液柱壓差下上行至頂端，套管外水泥漿進入活塞腔。套管竄內打壓至10-15Mpa，穩(wěn)壓1min，封隔器活塞在壓力作用下下行至底部，推動活塞腔內的水泥漿進入膠筒，后泄壓至0Mpa，封隔器活塞在套管外水泥漿和套管內液柱壓差下上行至頂端，套管外水泥漿再次進入活塞腔。反復以上過程至封隔器膠筒完全脹封。膠筒填充的是套管外的水泥漿，水泥漿在凝固后能永久性的膨脹膠筒，不會出現(xiàn)膠筒內流體流失而導致的座封失效現(xiàn)象。封隔器膠筒漲封壓力可控制，針對不同的地層可調節(jié)填充壓力，保證封隔效果。封隔器可單獨使用，也可多個同時使用。

2 新型套管外封隔器的優(yōu)勢

新型套管外封隔器相比其他管外封隔器有以下優(yōu)勢：

2.1 填充介質

新型管外封隔器膠筒的填充介質為固井時套管外的水泥漿。相比傳統(tǒng)的填充介質（水或者泥漿等），水泥漿在凝固后能夠永久性的支撐膠筒，起到永久性封隔。地層的作用，時效性優(yōu)良。相比填充介質為管內水泥漿的封隔器，新型封隔器填充介質為套管外的水泥漿，相比操作簡單，避免了管內注水泥漿所帶來的一系列風險，比如水泥閃凝、插旗干等風險。水泥漿凝固后會將活塞和膠筒前的單流閥等密封部件全部鎖死，封隔器內腔與套管外不會存在竄通，保證了整個管柱的氣密性。

2.2 獨特膠筒設計

膠筒采用專利設計，在膠筒膨脹的過程中能后逐步的接觸井壁，對井壁的貼合性高，對于不規(guī)則的井壁有良好的貼合和壓實效果。在坐封的過程中能夠將套管逐步居中，是膠筒上下形成完整的水泥環(huán)，從而提高了膠筒上下部分的固井質量。

2.3 施工工藝簡單

新型套管外水泥填充封隔器，需要將原有的膠塞和膠塞座更換為封隔專用的膠塞和膠塞座，對固井的其他工具不做要求。封隔器坐封只要求在固井碰壓后進行反復的打壓即可實現(xiàn)封隔器坐封。相比其他水泥填充管外封隔器工藝簡單，風險性大大減低。

2.4 不改變原來的固井管柱

新型套管外水泥填充封隔器只要更換專用的膠塞和膠塞座，專用的膠塞和膠塞座具有傳統(tǒng)工具的作用。未改變原來的固井套管結構，只是在需要封隔的地層位置添加新型套管外水泥填充封隔器。

3 新型套管外封隔器現(xiàn)場施工中存在的問題及解決辦法

3.1 存在的問題

新型套管外水泥填充封隔器已經(jīng)在塔里木油田進行了現(xiàn)場試驗。試驗過程中出現(xiàn)了部分井固井結束時未能碰壓的情況，未能碰壓導致封隔器不能夠進行坐封。后根據(jù)現(xiàn)場下探水泥塞面得知，替漿量計量錯誤，未能準確計量替漿量是導致未碰壓的主要原因。

3.2 解決辦法

現(xiàn)場施工前準備好泥漿罐，在條件允許的情況下使用較小的泥漿罐進行計量，泥漿罐底盡量不要有沉沙存在，固井隊使用的流量計盡量提前校準，在條件允許的情況下可以在替漿管線上安裝2個流量計，以便于相互比較。替漿過程中盡量不要停泵或者是到泵，以免影響罐面計量。在替漿過程中盡量不要大范圍的變更排量。在固井設計中可在膠塞后添加部分水泥漿，在替漿量達到設計量而未碰壓的情況下，可再替2-4方以防止計量錯誤導致的未碰壓。套管柱設計方面可適當增大碰壓座至離浮鞋距離，在出現(xiàn)未碰壓的情況時可再替2-4方以防止計量錯誤導致的未碰壓。

4 結論和建議

新型套管外水泥填充封隔器相比其他管外封隔器有巨大的優(yōu)勢，工藝簡單，操作方便，作業(yè)風險較小。

參考文獻：

[1]鄧旭.管外封隔器技術發(fā)展和應用[J].試采技術，2009（2）.

作者簡介：

馬梁，男，工程師，2007年畢業(yè)于克拉瑪依職業(yè)技術學院鉆井專業(yè)，現(xiàn)從事油田套管封隔器技術服務。