K344－95型膨胀封隔器结构改进及应用

2012-09-18王睦围李培江范海燕

石油矿场机械 2012年6期

关键词：胶筒钢带套管

王睦围，井丹，李培江，高萍，范海燕

（新疆油田公司a．工程技术公司；b．采油一厂；c．井下作业公司；d．法律法规处；e．设备管理处，新疆克拉玛依834000）

K344－95型膨胀封隔器结构改进及应用

王睦围a，井丹b，李培江c，高萍d，范海燕e

（新疆油田公司a．工程技术公司；b．采油一厂；c．井下作业公司；d．法律法规处；e．设备管理处，新疆克拉玛依834000）

轨道式封隔器和支柱式封隔器在异径套管、缩径套管、定向井和水平井中的坐封成功率低。改进了K344－95型膨胀封隔器的结构，室内试验符合要求。现场应用8口井，成功坐封，密封可靠，证明改进的封隔器适用于补贴套管、缩径套管和大斜度井的试压、找漏等修井工艺，且具有胶筒膨胀比大、通过性好、耐高温等特点。

封隔器；结构；技术改造；套管变形

近几年来，修井作业中套管试压、找漏非常频繁［1－4］，约占大修井总数的70%。通常使用Y211－114型轨道式封隔器及Y111－114型支柱式封隔器，在直径大、通过性差、井径不规则的套管内，或套管下部井斜角、方位角变化大的井段，不易坐封。特别是在水平井、定向井等特殊井中，坐封成功率低。2010年经过调研，选用了K344－95型膨胀封隔器进行现场试验，并针对出现的问题改进该封隔器的结构。8口井的成功应用证明了K344－95型膨胀封隔器适用于上述井况，且坐封简单、膨胀比大、坐封成功率高、密封性好。本文介绍了K344－95型膨胀封隔器的结构改进措施、室内试验和现场应用情况。

1 结构及工作原理

K344－95型膨胀封隔器主要由上接头、下接头、阀总成、中心管、胶筒总成、浮动头等组成，结构如图1。

图1 K344－95型膨胀封隔器结构

坐封和解封由液体压力控制，分为地面和井内2种方式。

1）地面坐封地面增压泵通过地面管线把压力液体泵入扩张式胶筒与中心管环空腔内，使胶筒扩张坐封。此结构封隔器可在同一井内多层次坐封。

2）地面解封地面放压，依靠压力液体、胶层和钢带回弹力使胶筒收缩解封。

3）井内坐封油管或钻杆内加液压力，液体经中心管上进液孔，进入胶筒与中心管环形腔内，胶筒膨胀并坐封，与定压开关阀或节流装置配套使用。

4）井内解封封隔器上装有1套解封球座，需解封时，地面泵继续加压，达到设计压力，解封球座通道打开，胶筒与中心管环空内液体可直接排出，通道打开，封隔器解封。

2 技术参数

3 存在问题

封隔器解封时胶筒无法顺利回收，主要原因有2个：

1）放压通道堵塞修井液中固相颗粒将封隔器的4个放压通道堵塞（通道直径2．5mm），如图2，封隔器球座顶杆活动不灵活，使坐封后膨胀胶筒不能顺利收回。

2）胶筒变形解封提钻时，钻杆内压力大于环空压力，钻杆和套管环空未建立起循环通道，胶筒无法收回，解封后不能完全恢复原状，即胶筒变形。

图2 卸压通道堵塞情况

4 改进措施

1）球座结构由原来的固定球座改为加压剪切球座。试压找漏完成后，加压剪切球座，使球座通道开启，油管与环空联通。

2）胶筒钢带叠片原胶筒结构是由95片连续钢带叠片与胶筒硫化在一起，依靠钢带支撑，造成残余变形量大。钢带叠片宽度增加100mm，与胶筒硫化在一起，增加橡胶承载能力，由原钢带支撑变为橡胶支撑，减少胶筒的残余变形量。

5 室内试验

为了验证K344－95型膨胀封隔器的耐压能力和密封性能，把封隔器放入试验套管内，采用试压泵加压，并采用弹性机械定压开关阀控制所加压力值，记录相关数据。试验现场如图3所示。

图3 膨胀封隔器试验现场

1）坐封给封隔器加10MPa的压力，使胶筒膨胀并坐封。

2）加压确认封隔器坐封后继续增压5～7 MPa，机械开关阀旁孔开启、膨胀封隔器中心管孔关闭，通过管柱内正向注液，实现对井筒的反挤试压。继续加压至30MPa，稳压5min。试压曲线如图4。

图4 膨胀封隔器压力试验曲线

通过室内压力试验知，封隔器胶胶筒的抗内压能力可达30MPa，抗外压能力可达15MPa。机械开关阀简化了现场施工程序，便于判断封隔器在井筒内的工作状况，进一步完善了膨胀封隔器的结构和找漏工艺。弹性机械定压开关阀可根据井深、井况及作业工序，在找漏及试压管柱组合内选择添加，方便了现场作业施工，降低了劳动强度。

6 现场应用

2010年，将改进后的K344－95型膨胀封隔器进行现场试验，共使用8井次。在补贴套管的异径段压力试验中应用，最大井深3 839．50m；在套管缩径段找漏和多漏点找漏施工中应用，该封隔器在补贴套管和大斜度井段能良好坐封，满足了大修井施工要求。相关数据如表1。

表1 K344－95型膨胀封隔器施工数据

针对不同尺寸套管和井况开发了K344系列膨胀封隔器，以满足工艺需求，技术参数如表2。

Type K344－95Expansion Packer Research and Application

WANG Mu－weia，JING Danb，LI Pei－jiangc，GAO Pingd，FAN Hai－yane
（a．Engineering Techniques Company；b．No．1 Oil Production Factory；c．Downhole Service Company；d．Department of Laws and Regulations；e．Department of Equipment Management，Xinjiang Oilfield Company，Karamay834000，China）

The track type packer and pillar type packer has a low success rate of seat sealing in the non－regular，shrinking diameter casing or in directional wells and horizontal wells．Improved Type K344－95expansion packer structure and indoor test requirements，On field applications in 8wells，All got successful seating and reliable sealing，demonstrates the improved packer suitable for using in the non－regular，shrinking diameter casing and high－angle deviated well pressure test，leakage positioning and so on workover techniques．It has the characteristics of high rubber cylinder expansion ratio，easy going through in casing，high temperature bearing and other．

packer；structure；technical innovation；casing deformation