固井套管外封隔器與應用技術要點淺談

周懷亮

【摘要】套管外封隔器固井對于解決高壓油氣井、調整井、二次采油固井時由水泥失重而引起的油、氣、水竄及井噴等問題和提高固井一次成功率具有顯著的效果。本文結合套管外封隔器結構、工作原理，重點針對套管外封隔器現存問題與主要技術參數，論述了套管外封隔器應用技術要點，以為固井施工提供技術參考。

【關鍵詞】固井管具;套管外封隔器;應用技術要點

套管外封隔器是接在套管柱上，在固井碰壓之后能使套管與裸眼環空形成永久性橋堵的裝置。

1?套管外封隔器結構

套管外封隔器主要由橡膠筒、中心筒、密封環、閥箍等組成，結構見圖1。橡膠筒是由內膠筒和硫化在骨架上的外膠商組成，是一種具有承受高壓的可膨脹的密封元件，外膠筒兩端由軟金屬疊加成加強層，以提高膠筒的承受壓力，中心簡為一段短套管，可與套管連接;閥箍由2支斷開桿和3個并列串聯的控制閥組成，這組控制閥分別是鎖緊閥、單流閥和限壓閥，在施工中這組控制閥可以準確控制套管外封隔器坐封，不必為封隔器提前坐封和坐封壓力過大脹破膠筒而擔心。同時閥箍中還設濾網裝置，可防止鉆井液中的顆粒物進入通道堵塞閥孔。

2?套管外封隔器工作原理

水力膨脹式套管外封隔器是根據帕斯卡流體原理設計的。當封隔器內部達到一定壓力后，將引起封隔器外徑的增加并實現與井壁間的密封作用。

3?套管外封隔器應用存在問題及技術參數

橡膠筒是管外封隔器的關鍵密封部件，國內的管外封隔器膠筒耐溫基本都在150℃以下。管外封隔器主要用在低溫非熱采井中，稠油熱采并中使用時壽命較短，密封效果差。胺筒的彈性特性、力學特性、耐溫耐壓能力對其密封性能有相當大的影響。需要在膠筒材料上進一步深入研究，提高其材料特性，擴大其使用范圍和壽命。同時，管外封隔器內管工具注水泥施工工序復雜，膨脹多個管外封時必須上提下放內管柱。內管工具基本上都存在注水泥膨脹的開始階段有膨脹介質的混漿現象，而管外分隔器膨脹完成要將多余的水泥漿反循環洗出。若施工不當可能會造成水泥漿透過篩管污染地層，或者內管工具未及時提出被水泥漿固在井內。因此，需要研究更先進的內管注水泥工具和施工工藝，以保證固井安全有效施工。套管外封隔器主要技術參數見表1。

4?套管外封隔器應用技術要點

4.1準備工作

封隔器搬運時，應輕抬慢放，擺放牢靠，避免撞壞。在現場應置于有墊杠的平坦地面上。下井使用前檢查螺紋和膠筒是否完好，管內2支斷開桿是否俱在，中心管應無堵塞物。3只控制閥是否齊全上緊，鎖緊閥和限壓閥是否穿好，應無損傷。校核封隔器銘牌標注壓力是否與現場使用壓力相符。將兩端螺紋洗凈，涂抹好螺紋密封脂。封隔器應在地面與套管連接好，在上鉆臺時不允許碰撞和在地面拖拉。封隔器上扣要求與常規下套管相同，但務必注意有“X→←X”標記區域處嚴禁使用吊卡和卡瓦，以免咬傷膠筒和3只控制閥。在封隔器兩端上下套管柱上應各加3只套管扶正器，以免下套管過程將封隔器膠筒刮壞。

4.2套管外封隔器應用要求

井身質量良好，下套管前應認真通井，調整好鉆井液性能，以防下封隔器過程遇阻。計算固井施工作業過程的最高泵壓值，以確定鎖緊閥銷釘的剪斷壓力，一般經驗公式為：

P剪=P高+（3～4）MPa

式中Pm——鎖緊閥銷釘剪斷壓力，MPa;

P高——施工最高泵壓，MPa。

認真記錄鉆井液密度ρm、水泥漿密度ρc、水泥漿返深H和套管外封隔器下入深度h，以便計算水泥車剪銷時壓力表值。

P表=P剪+（ρc-ρm）×（H-h）/102

式中P表——水泥車表壓值，MPa;

P剪—鎖緊閥銷釘剪斷壓力，MPa;

ρc——水泥漿平均密度，g/cm3;

ρm——鉆井液密度，g/cm3;

H——水泥漿返深，m;

h——套管外封隔器下深，m。

套管外封隔器固井施工碰壓后，應指定一臺水泥車進行鎖緊閥釘剪銷作業，并有專人觀察和記錄壓力，要求怠速升壓，當表壓升到剪銷值時，表針若出現瞬時停止或稍有下降現象，即表明鎖緊閥銷釘被剪斷，此時可穩壓3～5min后放壓到零。若壓力表指針顯示不明顯，有關施工人員應立即商定采取應急措施，處理好善后工作。