Y221-114验窜封隔器的研制与应用

2014-03-18王艳丽张峰胡中欣

石油天然气学报 2014年10期

王艳丽，张峰，胡中欣

王德仁，王国举（中石化河南油田分公司第一采油厂，河南桐柏474780）

目前夹层验窜通常采用的方法主要是溢流法［1］，验窜管柱主要由水力锚、Y211封隔器、节流器、K344封隔器等组成。验窜时下入验窜管柱，再油管打压，使封隔器胀封于被验夹层，观察井口套管溢流或压力变化情况，判断夹层窜槽情况。这种验窜方法存在的不足是：有几种工具连接在一起，工具串较长，Y221封隔器长1．5m，水力锚长0．35m，节流器长0．6m，K344封隔器长0．9m，2个封隔器中胶筒的距离为3．1m，所以应用在3m及以下的薄夹层受限；同时，在验窜时，有时因套管变形或封隔器胶筒损坏，导致封隔器坐封不严［2］，打压后也会出现溢流，这样就会错误判断为窜槽。验窜可靠性差，容易造成误判，无法准确判断夹层的槽窜情况。为此，通过研究新型验窜工具，简化验窜管柱结构，创新油水井验窜技术，提高现场验窜工艺可靠性和适应性。

1 Y221-114验窜封隔器的结构与原理

1.1 Y221-114验窜封隔器的结构

Y221-114验窜封隔器前部分主要由中间接头、中间胶筒、锥体帽、锥体、卡瓦牙、摩擦片、扶正体、导向套、导向销、下接头构成，其作用是实现封隔器的坐封和解封；后部分主要由上接头、胶筒、上锥体、弹簧、活塞构成，其作用是通过打压，推动活塞压缩弹簧，使胶筒扩张，实现验窜。其基本参数见表1，Y221-114验窜封隔器结构图见图1。

表1 Y221-114验窜封隔器主要技术参数

图1 Y221-114验窜封隔器结构原理图

1.2 工作原理

作业时，Y221-114验窜封隔器下到目的位置，坐封：上提管柱、正转5～8圈，缓慢下放，扶正体依靠弹簧的张力使其与套管壁的摩擦力沿导向套的轨迹运动，导向销沿导向套上槽的上死点滑出，下卡瓦就被下锥体胀开，并卡牢在套管内壁上，此时管柱的重量便压缩胶筒封隔器使之坐封，实现上下层封隔。首先从套管打压，如果油管不返水，说明层间不窜，如果油管返水，可能的情况是层间窜槽或封隔器胶筒坏或此处套管变形封隔器密封不严，这3种情况都有可能。这时可从油管打压，水力锚锚爪张开，锚定管柱，液体推动封隔器活塞下行，活塞推动上锥体下行使弹簧压缩胶筒张开，如果这时套管不返水，说明层间不窜，返水则肯定是层间窜槽，这样就排除了封隔器胶筒坏和套管变形密封不严的问题，提高了验窜的可靠性。解封时，泄掉油压，弹簧推动活塞上行，胶筒回缩复位，上提管柱，上锥体上行，上卡瓦从套管壁上收回。中心管上移，导向销运动到导向套的下死点，下锥体退出下卡瓦，下卡瓦回收，与此同时，中间胶筒也收回解封，管柱即可从井筒取出。

2 验窜管柱及配套工具

由Y221-114验窜封隔器构成的验窜管柱主要由水力锚、Y221-114验窜封隔器、节流器组成。油管下面依次是水力锚验窜封隔器上部与油管相连，下部接节流器。水力锚采用常规水力锚即可，其工作原理是从油管加压，锚爪在液压作用下压缩弹簧，并被推向套管内壁上，从而起到固定管柱的目的。放掉油管压力，锚爪在弹簧的作用下退回解卡。节流器主要由上接头、壳体、阀体、滑套、弹簧、中心管、档环、调节环、下接头组成，该节流器通过调节液压阀的数量来调节控制活塞的受力面积，从而改变滑套的开启压力，将开启压力由0．1MPa提高到8MPa，同时可以反复开启和关闭，验窜施工时，可以验多层或单层多次动作。

3 Y221-114验窜封隔器的应用

Y221-114验窜封隔器管柱由上到下依次由油管、水力锚、Y221-114验窜封隔器、节流器组成。2012年5月在河南油田江河采油区双6-728井中应用，按管柱要求连接好工具后，匀速缓慢入井，Y221-114验窜封隔器到达指定位置后，正转管柱6～8圈，下放管柱，缓慢坐封封隔器，坐封力6～8t，先从套管打压到10MPa，套压稳不住，压力5min降到7MPa，油管无溢流，然后从油管打压到10MPa，套管无溢流，说明层间不窜槽，于是泄压，上提管柱，取出全部工具，完成验窜作业工序。

Y221-114验窜封隔器先后在河南油田下赵安15井、下5-246井、J4-135井等10多口井上应用，这些井全部是老井，其中有些井套管变形严重。但通过Y221-114验窜封隔器的应用，全部都准确地判断出层间窜槽的情况，准确率100%，后期的油水井生产情况也验证了该次验窜的可靠性。通过Y221-114验窜封隔器的应用，减少了作业验窜工序中误判的情况，节省了作业返工工序，降低了作业成本。