分注管柱失效原因分析及對策探討

劉海劍

【摘 ?要】本文針對分層注水管柱失效的問題從井筒狀況、分注管柱設計、管柱工藝技術指標、層段配注、作業施工以及后期管理等方面，進行了較詳細分析。從井下工具、分注管柱設計、作業監督和后期日常管理提出了對策措施。

【關鍵詞】分層注水;封隔器;管柱;失效

油田開發進入中、后期，層間矛盾越來越大，分層注水對提高油田開發效果起著至關重要的作用。井下封隔器是分層注水的必要工具，它在井下的密封狀態直接決定著分層注水的成敗。因此提高封隔器密封性以及合理設計分注管柱是油田能夠注好水、注夠水以及實施穩油控水技術的前提條件之一，對于油田實現長期穩產、高產具有十分重要的意義。因此結合換封井，對分注管柱失效的原因進行了較深入的分析并提出了相應的對策。

1 ?分注管柱失效原因分析

1.1應力衰減或密封件損壞。

1.2結垢、堵劑、腐蝕產物等影響套管內壁與膠筒的密封性。

1.3層間差異大，管柱設計不合理，造成管柱蠕動。

1.4層段停注或動態停注影響，造成管柱失效。

1.5分注管柱不能滿足高溫、高壓和深層油藏分注要求。

1.6座封載荷不夠，有效期短。

1.7封隔器卡封位置不準確。

1.8工具設計不合理及工具質量影響。

2 ?延長分注管柱有效期的對策

2.1完善配套的井下工具提高分注有效期的前提

分注管柱必須根據單井地質特點和井況條件進行的合理設計，整個分注管柱是一個有機的整體。每種分注管柱都有一定的適應性和局限性，只有根據地質特點、層段壓力分布以及井況條件靈活選擇和合理設計，才能滿足單井分注工藝的要求。在復雜的分注管柱中任何一個工具出現問題都有可能導致分注的失敗，因此合格的井下工具質量和齊全的配套種類型號，是提高分注有效期的前提。如：型號齊全的封隔器，不同直徑的封隔器、水力錨和配水器等。

2.2良好的井況和井筒條件是提高分注有效期的基礎

封隔器的和套管壁的密封性直接關系著分注工藝的成敗，清潔平滑的內表面決定著封隔器膠筒的密封效果。因此必須處理井筒，保持良好的井況和井筒條件。

2.3根據單井條件合理設計分注管柱是提高有效期的關鍵

2.3.1 Y221M卡頂封、油套分注工藝管柱

Y221M注水管柱由Y221M封隔器（自帶下壓水力錨）和喇叭口組成。

該管柱中Y221M自帶的水力錨的內部壓力來自下部層段的壓力，內部流體相對穩定，不易結垢和被臟物堵塞。通過錨定機構可平衡下部高壓對管柱和封隔器產生的上頂力，減小了管柱蠕動，延長管柱有效期。適用于卡頂封注水和油套分注。

2.3.2 Y341常壓分注工藝技術

管柱結構：主要由水力錨、Y341注水封隔器、偏心配水器、底部球座、篩管及絲堵組成。

管柱中配套的水力錨可在較小的壓差下工作，起到錨定作用，控制和減小管柱的蠕動，避免管柱蠕動造成封隔器解封。另外注水過程中，當下層為加強層、上層為控制層時，下層壓力大于上層壓力，上下壓差將上頂管柱;此時，由于上層是控制層，水力錨內外存在較大壓差，水力錨的錨定作用，可控制管柱的向上收縮，防止封隔器解封。

2.3.3 Y241高壓深井補償分注管柱

管柱結構主要由Y241注水封隔器、偏心配水器、底部球座、篩管及絲堵組成。Y241封隔器采用液壓座封，并配有單向卡瓦，座封前將管柱上提0.5m距離，座封后下放，可抵消壓力波動時，部分管柱向上蠕動的距離，并將管柱的波動控制在封隔器以上，減小對封隔器的影響。

2.3.4 正洗井管柱。

通過對測試遇阻井遇阻工具的解剖和分析，發現造成遇阻的主要原因為結垢和井筒臟物堵塞，為避免作業后因投撈測試遇阻而返工，分注管柱采用單球座，代替雙球座。

2.3.5 K344免投撈分注管柱。

針對井筒或管柱比較臟造成測試遇阻的井，可應用K344液力投撈分注管柱，通過液力反洗出配水水嘴，解決投撈器出現的工具遇阻的問題。另外，該管柱由于將配水器和封隔器采用一體化設計，井下工具均集中在一起，對井況要求較低，只要封隔器及以上套管沒有套變即可，因此可對下部套變的一級兩段分注的井使用。

2.3.6 斜井分注管柱。

在斜井中由于的井斜的影響，在重力效應作用下，封隔管柱受到徑向分力的作用，使封隔器偏向一邊，該力使封隔器膠筒受力不均，密封不嚴，膠筒所受載荷變為非軸對稱，加劇了膠筒應力集中區，導致膠筒破壞失效。因此在斜井管柱中，在封隔器上下加強力扶正器，確保封隔器居中密封，延長管柱有效期。

2.3.7大力推廣自主創新分注技術，提升科技增效能力

目前新的工藝，新技術已逐步推廣，起到提升科技增效能力

3 ?精益求精的分注作業管理是保證分注成功的重點環節

作業施工是分注的工程設計的操作和執行過程，其執行的質量直接決定著分注工藝的成敗和長期效果。分注管柱是目前油田生產最復雜的井下管柱之一，具有井下工具種類多、管柱結構復雜、工作壓力高、時間長、下入深度深等特點，任何一個環節的疏忽將導致分注工藝的失敗。

現場作業監督人員的應具有較高責任感和技術素質，關鍵環節，如鉆塞、通井、刮削、組配管柱、下分注管柱、校深、調整管柱和座封等環節必須現場監督。針對現場情況及時提出變更措施和建議，保證分注工程設計的作業質量，并符合單井井筒條件。

4 ?精細完善的后期日常管理是提高分注有效期的重要保證

分注管柱的有效期與日常管理有密切的關系，其管理水平的高低不僅與分注管柱封隔器的密封有效有關，同時影響測試調配成功率。

4.1注水壓力波動大，特別是停注對于管柱密封性影響較大，應采取平衡注水，這不但對注水管柱的密封性有好處，而且對保護油層和套管也有好處。

4.2地面安裝單流閥等配套裝置，防止高壓水回流造成地層反吐，導致測試遇阻、埋油層注不進水或卡管柱。

4.3合理確定配注水量，盡量避免高配注注水后再停注，建議逐步降低水量。對階段需要停注層段，實施微量配水，避免長期停注，減小封隔器兩端的層間壓差，延長管柱有效期。

4.4對井況復雜，層間差異較大，有因結垢、返吐、出砂等情況造成大修的分注井，應密切注意注水壓力和水量的變化，達到1年強制換封，避免卡管柱造成大修

4.5密切注意油套壓力和注水量的變化情況，發現異常及時解決。

5 ?結論

5.1造成分注管柱失效的主要因素有密封件應力衰減失效，井壁結垢、堵劑、套變因素影響，管柱設計不合理，層段停注或動態停注，座封載荷不足、封隔器卡錯位置以及工具質量問題等因素。

5.2完善配套的井下工具提高分注有效期的前提

5.3良好的井況和井筒條件是提高分注有效期的基礎

5.4根據單井條件合理設計分注管柱是提高有效期的關鍵

5.5精益求精的分注作業管理是保證分注成功的重點環節

5.6精細完善的后期日常管理是提高分注有效期的重要保證

（作者單位：中石化中原油田分公司文衛采油廠）