臨時封堵工藝在高壓油氣井中的應用

宋海（中國石油化工股份有限公司西北油田分公司，新疆 烏魯木齊830011）

1 傳統換裝井口方法

塔河油田碳酸鹽巖儲層發育有裂縫、溶蝕孔洞等，在鉆進過程中容易發生放空或者漏失，在完井測試時需要將鉆井四通拆換為采油四通。在拆換井口過程中，井筒完全處于暴漏狀態且無任何井控設備，僅靠井筒內的泥漿壓力保持井筒的穩定，任何程度的氣侵、井涌或者溢流都可能造成嚴重的后果[1]，井控風險極大。

針對這種復雜工況，在技術需求和工具調研的基礎上，創新了兩種適合高壓油氣井換裝井口的臨時封堵工藝，這兩種工藝的核心工具分別為可取式橋塞和RTTS封隔器。

2 RBP可取式橋塞封堵工藝

2.1 結構組成

RBP 可取式橋塞主要由五部分組成[2-3]：液壓座封系統、自鎖機構、卡瓦、解封機構和打撈頭組成。液壓座封系統主要由上接頭、外筒、連通套、球座、活塞套及座封活塞組成；自鎖機構主要由鎖緊心軸、鎖環及膠筒心軸組成；解封機構主要由芯軸、彈簧筒及解封剪切銷釘組成，參見圖1。

圖1 可取式橋塞結構示意圖

RBP 可取式橋塞具有使用方便、坐封性能可靠、密封壓差大等特點，取出時不用磨銑，直接上提即可解封取出，不損壞套管。

2.2 基本原理

當橋塞送到設計位置后，向鉆桿內投入鋼球、候球入座；對鉆桿進行打壓，當壓力達到一定值時座封剪切銷釘被剪掉，繼續加壓，鎖塊從槽內退出，活塞套與座封同時下行，懸掛剪切銷釘被剪斷，卡瓦張開卡住套管，之后壓縮膠筒膨脹封隔環空，鎖環鎖定在膠筒心軸內壁上；當管柱內壓力達到22MPa 左右時，橋塞完成座封，之后繼續加壓，實現丟手，將上部管柱提出。

待換裝井口作業完畢后，下入RBP 打撈筒，直至抓住打撈頭；上提管柱帶動打撈頭、心軸、剪切銷釘等，繼續上提管柱，彈簧筒退出，帶動膠筒心軸上行，膠筒釋放、卡瓦在彈簧的作用下恢復，完成解封；繼續上提管柱即可完成打撈。

2.3 適用范圍

塔河工區多將RBP可取式橋塞用于以下施工作業中：

①臨時性封堵油氣層：如在高壓油氣井中，下入可取式橋塞封堵井筒，確保地面換裝井口的安全；

②永久性封堵水層、漏失層等：當下部儲層段出現漏失或出水之后，需要上返或改層評價時，多采用橋塞進行封堵，且多配合擠堵水泥作業。

3 RTTS封隔器封堵工藝

3.1 結構組成

以RTTS 封隔器為核心的臨時封堵管柱結構為：鉆桿+丟手+篩管+RTTS 封隔器+泵出式堵塞閥+篩管+絲堵，RTTS 封隔器為機械封隔器，主要由J 形槽換位機構、機械卡瓦、封隔膠筒和液壓錨定機構組成，參見圖2。

圖2 RTTS封隔器結構示意圖

當封隔器到達設計位置，右旋管柱若干圈，保持右旋扭矩，下放管柱重量，直至封隔器卡瓦開始承受管柱重量，繼續下放管柱重量，至封隔器完全座封。

泵出式堵塞閥由球座和外缸套兩部分組成。泵出式堵塞閥可作為臨時內防噴工具，隔開管柱上下通道，通常連接在管柱最下端。當管柱到位需打開通道時，井口投球、對管柱正打壓，剪斷銷釘，球座落井，通道打開。

3.2 基本原理

當封堵管柱到位以后，正旋轉管柱使RTTS封隔器座封，封隔器封隔環空，泵出式堵塞閥封隔管柱上下通道，上部篩管為泥漿或壓井液提供流動通道，下部篩管主要是為平推壓井提供泥漿流動通道。由于泵出式堵塞閥和RTTS 封隔器的共同作用，使井筒上下完全隔開，即可進行換裝井口作業；

待井口換裝完畢，再組下RTTS封隔器打撈管柱，打撈成功后對管柱正打壓打掉泵出式堵塞閥，上提管柱無變化則封隔器解封成功。

3.3 適用范圍

RTTS 封隔器具有非常良好的性能，塔河工區經常將其用于以下作業：

①臨時性封堵油氣層：塔河油田高壓油氣井換裝井口作業目前多采用帶RTTS封隔器

的封堵管柱，已普遍得到應用；

②套管封堵驗漏作業：對于可能存在套損套變或因固井質量導致的井筒漏失，采用RTTS封隔器驗漏管柱進行封堵驗漏，通過對RTTS 封隔器反復的座封解封上下移動管柱，可檢驗出具體的漏失位置。

4 現場應用

4.1 可取式橋塞

塔河油田奧陶系氣藏九區A井在鉆進過程中出現放空、漏失，考慮井控的安全，停止鉆進，進行完井測試作業。預測A井為高產氣井，需要將鉆井四通換成采氣四通，采用可取式橋塞封堵井筒。

臨時封堵管柱為鉆桿+液壓丟手+可取式橋塞。待管柱到位后，投球、候球入座；連接地面打壓管線，進行逐級打壓5-10-15-18-20-22MPa，各穩壓5min，泄壓至0MPa；之后重復打壓5-10-15-18-20-22MPa，仍各穩壓5min，至橋塞完全座封；后繼續打壓至28MPa，壓力突降至0MPa，丟手成功。

將防溢管、鉆井防噴器及鉆井四通拆甩后，安裝采氣四通及試油防噴器，并試壓合格。之后下入帶打撈橋塞工具的管柱，打撈成功后上提管柱，觀察懸重118t-126t-140t-134t，橋塞解封成功，之后將管柱提出井筒。可以看出，可取式橋塞封堵管柱有效地封堵了井筒，確保了A井換裝井口作業的安全。

4.2 RTTS封隔器

九區B 井與A 井工況類似，初期組下可取式橋塞封堵井筒，待投球、候球入座之后進行正打壓，橋塞座封未成功；反復打壓三次仍失敗；起出橋塞管柱發現發現膠皮磨損嚴重、下膠皮脫落落井、卡瓦未張開等，之后下入RTTS封堵管柱。

待帶有RTTS封隔器的封堵管柱到位后，上提管柱2.3m，正轉管柱10圈，加壓15t，座封封隔器成功，之后環空打壓15MPa，驗封成功。下放管柱，反轉鉆具3圈，并上提鉆具，實現丟手，之后將管柱提出井筒。

待采氣四通和試油防噴器裝好之后，下打撈管柱，觀察懸重確定打撈成功，之后打壓打掉堵塞閥；上提管柱解封封隔器，待膠筒完全回縮后，起出打撈管柱。

5 結語

（1）RBP可取式橋塞具有較好的座封、錨定、密封和解封機構，前期多用于臨時封堵，但存在投球后不能正常座封或因膠皮未完全回縮導致解封失敗的可能性。

（2）RTTS 封隔器本身具有非常良好的性能，可在多次座封、解封后仍然能夠正常使用。泵出式堵塞閥配合RTTS 封隔器能夠實現對全井筒的封堵，相對于可取式橋塞，RTTS封隔器更具有其優勢，目前已普遍應用到高壓油氣井換裝井口作業中。