臨時封堵工藝在高壓油氣井中的應(yīng)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(tǒng)換裝井口方法

塔河油田碳酸鹽巖儲層發(fā)育有裂縫、溶蝕孔洞等，在鉆進(jìn)過程中容易發(fā)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(tài)且無任何井控設(shè)備，僅靠井筒內(nèi)的泥漿壓力保持井筒的穩(wěn)定，任何程度的氣侵、井涌或者溢流都可能造成嚴(yán)重的后果[1]，井控風(fēng)險極大。

針對這種復(fù)雜工況，在技術(shù)需求和工具調(diào)研的基礎(chǔ)上，創(chuàng)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(jié)構(gòu)組成

RBP 可取式橋塞主要由五部分組成[2-3]：液壓座封系統(tǒng)、自鎖機構(gòu)、卡瓦、解封機構(gòu)和打撈頭組成。液壓座封系統(tǒng)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(gòu)主要由鎖緊心軸、鎖環(huán)及膠筒心軸組成；解封機構(gòu)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(jié)構(gòu)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(dāng)橋塞送到設(shè)計位置后，向鉆桿內(nèi)投入鋼球、候球入座；對鉆桿進(jìn)行打壓，當(dāng)壓力達(dá)到一定值時座封剪切銷釘被剪掉，繼續(xù)加壓，鎖塊從槽內(nèi)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(huán)空，鎖環(huán)鎖定在膠筒心軸內(nèi)壁上；當(dāng)管柱內(nèi)壓力達(dá)到22MPa 左右時，橋塞完成座封，之后繼續(xù)加壓，實現(xiàn)丟手，將上部管柱提出。

待換裝井口作業(yè)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?shù)龋^續(xù)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(fù)，完成解封；繼續(xù)上提管柱即可完成打撈。

2.3 適用范圍

塔河工區(qū)多將RBP可取式橋塞用于以下施工作業(yè)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(dāng)下部儲層段出現(xiàn)漏失或出水之后，需要上返或改層評價時，多采用橋塞進(jìn)行封堵，且多配合擠堵水泥作業(yè)。

3 RTTS封隔器封堵工藝

3.1 結(jié)構(gòu)組成

以RTTS 封隔器為核心的臨時封堵管柱結(jié)構(gòu)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(gòu)、機械卡瓦、封隔膠筒和液壓錨定機構(gòu)組成，參見圖2。

圖2 RTTS封隔器結(jié)構(gòu)示意圖

當(dāng)封隔器到達(dá)設(shè)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(xù)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(nèi)防噴工具，隔開管柱上下通道，通常連接在管柱最下端。當(dāng)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(dāng)封堵管柱到位以后，正旋轉(zhuǎn)管柱使RTTS封隔器座封，封隔器封隔環(huán)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(jìn)行換裝井口作業(yè)；

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(qū)經(jīng)常將其用于以下作業(yè)：

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

的封堵管柱，已普遍得到應(yīng)用；

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

4 現(xiàn)場應(yīng)用

4.1 可取式橋塞

塔河油田奧陶系氣藏九區(qū)A井在鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)放空、漏失，考慮井控的安全，停止鉆進(jìn)，進(jìn)行完井測試作業(yè)。預(yù)測A井為高產(chǎn)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(jìn)行逐級打壓5-10-15-18-20-22MPa，各穩(wěn)壓5min，泄壓至0MPa；之后重復(fù)打壓5-10-15-18-20-22MPa，仍各穩(wěn)壓5min，至橋塞完全座封；后繼續(xù)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(yè)的安全。

4.2 RTTS封隔器

九區(qū)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(jìn)行正打壓，橋塞座封未成功；反復(fù)打壓三次仍失敗；起出橋塞管柱發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)膠皮磨損嚴(yán)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(zhuǎn)管柱10圈，加壓15t，座封封隔器成功，之后環(huán)空打壓15MPa，驗封成功。下放管柱，反轉(zhuǎn)鉆具3圈，并上提鉆具，實現(xiàn)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(jié)語

（1）RBP可取式橋塞具有較好的座封、錨定、密封和解封機構(gòu)，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(dǎo)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?qū)崿F(xiàn)對全井筒的封堵，相對于可取式橋塞，RTTS封隔器更具有其優(yōu)勢，目前已普遍應(yīng)用到高壓油氣井換裝井口作業(yè)中。