X341-115楔入式封隔器的研制与应用

李守东(辽河油田曙光工程技术处作业三大队 辽宁 124109)

引言

目前我国各油田采用井下分层注水的封隔器有很多种，应用的效果也比较好，但是在一些复杂深井或层间压差较大的注水井中，分层密封有效期短、解封不可靠等仍然是我们面临的主要问题，针对以上问题，笔者设计了一种井下楔入式封隔器。该封隔器具有液压坐封、上提解封、卡簧止推及反洗井不解封等特点，在实现分层注水的同时，能够承受较高的层间密封压差。

一、设计思路

楔入式封隔器主要应用于分层注水工艺中，与配水器、洗井阀等配套使用，随油管一起下入井内预定位置，经地面泵车打压坐封后即可实现分层注水；起出管柱时，通过上提管柱，便可使封隔器解封。该工具在结构设计上力求简单，机加工方便。主要设计方案为：

1.坐封部分采用锥形刚体楔入胶皮中，撑开胶皮贴在套管壁上，同时卡簧防止楔入刚体后退。

2.解封部分采用剪钉控制，上提管柱负荷达到剪钉极限值时，封隔器外部胶皮自动收回。

3.注水时，活塞控制密封胶筒，保证胶筒部分不随压力波动时管柱的蠕动而上下移动。

4.密封部分采用皮碗式长胶筒，胶筒的一端硫化在钢件上，胶筒内部设计有一定强度的钢丝，提高了胶筒的强度和韧性，最终达到延长封隔器有效寿命的目的。

二、技术分析

1.结构

X341-115楔入式封隔器的结构图如图1所示，主要由4部分组成：①坐封部分，包括上接头、卡簧、外套、启封剪钉等；②密封部分，由胶筒及锥体等；③洗井部分，包括洗井双活塞、中心管等；④解封部分，包括下外套、解封活塞、解封剪钉等组成。

2.工作原理

（1）坐封 楔入式封隔器随其它配水工具一起下入井内预定位置，油管缓慢打压，当压力达到12M pa时，启封剪钉剪断，液缸带动密封套向下移动，同时推动锥体向下移动进入胶筒内，当压力达到18-20M Pa时，稳压5min，此时锥体平面段全部进入胶筒内，使胶筒完全处于胀封状态，并且锥体下端顶在中心管台阶处，起到限位作用。胶筒胀封过程中，外套锁在卡簧上，防止泄压后胶筒解封，有止退作用。

（2）洗井 油套环空进液，推动洗井活塞上移，洗井通道打开，来液流经锥体与中心管之间的环空后，通过锥体端部的铣槽进入下端出水孔，返回至油套环空，通过管柱末端洗井阀后返回油管直至井口流出。

（3）解封 解封时上提管柱，胶筒与套管壁之间的摩擦力通过封隔器下端刚体外套传递至解封剪钉，当摩擦力足够大时，解封剪钉剪断，下端刚体外套推动解封活塞下移，便可把胶筒退出锥体，直至封隔器完全解封。

3.主要技术参数

适用套管内径：121-123mm；

坐封压力：18-20M Pa；

解封力：90kN；

工作承压：30M Pa；

工作温度：小于120℃；

刚体外径115mm。

4.技术特点

（1）楔入式封隔器密封方式为钢件楔入胶筒，密封段长，具有软锚定套管的功能；

（2）封隔器卡簧机构和解封活塞具有双向止退功能，坐封后密封可靠；

三、现场应用

楔入式封隔器于2012年加工试制20套，随后在胜利油田的8口分注井进行现场试验，施工成功率100%，密封承压效果较好，最高耐压达到了31M Pa，层段密封合格率达到了90%以上，有效延长了分注管柱的使用寿命。

结论

综上所述，可得出结论：

1.楔入式封隔器有独特的坐封机构和密封形式，提高了封隔器的密封可靠性，同时为新形式的封隔器密封设计提供宝贵经验；

2.楔入式封隔器可单级卡封，也可多级分层，满足大压差注水井分注要求；

3.该封隔器不仅适用于分层注水，也可应用于分层酸化和堵水管柱中。

[1]油田井下楔入式封隔器的研制与应用.陈宁.马建中.刘红霞.石油机械2006年34卷12期.