注水井卡封洗井一体化工艺管柱应用分析

黄 春

注水井卡封洗井一体化工艺管柱应用分析

黄 春

（中石化胜利油田孤东采油厂，山东东营257237）

针对注水井卡封工艺存在反洗井时卡封失效的问题，研究了卡封射孔层、长井段和漏点3种卡封洗井一体化工艺管柱。对卡封射孔层工艺，采用Y111型封隔器与Y211型封隔器配套卡封射孔层上下点，用内径76 mm油管连接2个封隔器，油管中设计有内径48 mm小管，形成注水入井通道和反洗井夹层环空通道，实现非注水射孔层的卡封、注水和反洗井一体化工艺管柱。对长井段卡封工艺，采用Y445型封隔器与带转向和密封功能的Y Q211型封隔器配套卡封上下点，用内径76 mm油管与其中的小管形成注水入井与反洗井通道。对卡封漏点工艺，采用Y211型封隔器改制成Y Q F211型封隔器，把3个胶筒改为2个，并且放大2个胶筒之间距离，把循环通道做为反洗井通道，改制的Y Q F211型封隔器坐封后2个胶筒在漏点上下实现漏点卡封。3种卡封洗井一体化管柱在现场进行了41井次应用，反洗井过程避免了与卡封层段的影响，实现了高效安全注水与反洗井。

注水井；卡封；注水；洗井；一体化

分层注水管柱分为可洗井及不可洗井2类［1］，在注水井内有非注水射孔层、套管漏失段或漏失点时，需采取卡封工艺进行卡封。通常使用的卡封工艺管柱主要以K344型水力扩张封隔器为主［2］。在洗井时，管柱内外压力差解除后封隔器胶筒在恢复力作用下回收，卡封层段暴露，出现洗井液漏失或卡封层段出砂等问题，影响洗井效果。本文根据不同卡封层段要求，设计了卡封射孔层、长井段及漏点3种卡封洗井一体化工艺管柱，解决了目前卡封工艺管柱洗井时卡封失效问题。

1　注水井卡封工艺

目前常规注水井卡封工艺主要有3种。

1.1 二级K344型封隔器卡封工艺

由二级K344型封隔器卡封住非注水射孔层上下部，实现卡封注水或注聚，如图1所示。K344型封隔器依靠内外压差扩张胶筒，洗井时油管内压力撤出，胶筒在恢复力作用下收回，卡封失效。洗井液从卡封层段入井，卡封层与注水层层间压力值不同相互干扰，影响洗井效果。如果注水井管柱内壁结垢，K344型封隔器打压孔易被结垢堵塞，胶筒回收受影响，这种情况下无法完成洗井。

图1　二级K344型封隔器卡封管柱示意

1．2 皮碗封隔器卡封工艺

皮碗封隔器是利用略大于套管内径的下开口碗状胶筒的过盈原理密闭油套环空，如图2所示。当从油管向井内正注水，憋起压力时液体的上顶力将胶筒向上扩张，进一步增强密封效果。油管泄压后胶筒的密封强度减弱，可以完成反洗井措施。

图2　皮碗封隔器卡封管柱示意

由于皮碗封封隔器自身设计特点，只满足单向卡封，反洗井存在卡封层与注水层相互干扰现象，如果水井套管壁结垢，下钻过程常发生皮碗损坏，如果上部卡封层的漏失段是高压层会影响密封效果。

1．3 过泵封卡封工艺

将Y445型封隔器和Y341型封隔器分别卡在漏点上下部分，利用封隔器胶筒密闭环空，中间连接大直径短接，从而达到卡封漏点的目的，如图3所示。过泵封施工需丢封后下注水管柱，该工艺是一种机械式卡封漏点的工艺技术，虽然能够解决反洗井对卡封工况影响的问题，但由于受过泵封内通径限制，无法配合大直径管柱、工具满足分层注水工艺需求，只适合Ø177．8 mm套管；施工中还需要下入丢封再起出油管完井，施工时间长，作业成本高。过泵封顶部有个丢手台阶，在下油管施工时，油管接箍频繁撞击台阶，多次震击后易破坏过泵封密封效果。

2　卡封洗井一体化工艺设计

由上述3种注水井卡封工艺技术分析可见：这3种卡封工艺都存在某些缺陷而影响分层注水效果；在洗井时卡封失效，影响洗井效果，或封隔器损坏后不易打捞。针对卡封注水存在的技术缺陷，分别设计出配套的卡封注水工艺技术，提高了封隔可靠性［3］，便于作业解封上提管柱［4］。

2．1 卡封射孔层注水洗井一体化工艺

该工艺主要用于卡封注水和注聚井，由Y111型封隔器和Y211型封隔器卡封上下2点，内径76 mm油管连接2个封隔器，完成对非注水射孔层的卡封，在内径76 mm油管内设计有内径48 mm小管，形成反洗井夹层环空通道，Y111型封隔器上面及Y211型封隔器下面有筛管完成夹层环空与套管环空通道的连接，构成了具有专用洗井通道的卡封射孔层注水洗井一体化工艺管柱（如图4）。

图3　过泵封卡封管柱示意

图4　卡封射孔层一体化管柱示意

上部内管与外管的连接由橡胶密封圈、压环、压帽等组成，这种接头结构的设计既满足了通道连接，又可满足小管有一定伸缩空间的要求。下部内管与外管采用螺纹连接。

正常注水时注入水通过井口流程，从上部油管、小管、下部油管向井内注水。具有48 mm通径的环空通道，可配套液压封隔器的分层配注工艺管柱。

反洗井时洗井液通过套管闸门进入油套环形空间，流经Y111型封隔器上部的筛管进入大直径油管与小管的夹层环空通道，再由Y211型封隔器下部的筛管进入油套环空，冲洗套管中油层井段部位的水垢、地层砂、注入杂质，将冲起的堵塞物携带走，通过喇叭口、油管、小直径内管、油管、井口流程带出地面，解除地层不吸水或注水注聚压力上升的现象，反洗井不影响卡封状态，达到优质洗井目的。

2．2 卡封长井段注水洗井一体化工艺

该工艺由Y445型封隔器、Y Q211型封隔器、内径76 mm油管以及其中的内径48 mm小管组成。Y Q211型封隔器是在Y211型封隔器基础上改制的，扩大了封隔器内通径，封隔器下部设计了转向孔和密封座，密封座内设有密封胶圈，密封小管与注水管柱连接部位。

施工时将Y445型封隔器、内径76 mm油管、Y Q211型封隔器卡封工具组连接注水管柱下到设计深度，上提下放坐封Y Q211型封隔器，加压坐封Y445型封隔器，丢手起出，将所需长度的小管连接在油管下部，缓慢下入至Y445型封隔器鱼顶，正转油管缓慢下放，把内径48 mm小管引入内径76 mm大管内，下至Y Q211型封隔器底部的密封座，继续下放通过密封座3～5 m，井口座悬挂器完井。施工管柱如图5所示。

图5　卡封长井段一体化管柱示意

正常注水时注入水通过井口流程，从上部油管、小管、下部油管、喇叭口进入生产层。反洗井时洗井液通过套管闸门进入油套环形空间，流经Y445型封上部内腔进入大直径油管与小管的夹层通道，再次由Y Q211型封下部的转向孔进入油套环空，冲洗套管中油层井段部位的水垢、地层砂、注入杂质，将冲起的堵塞物携带走，通过喇叭口、下部油管、小直径内管、上部油管、井口流程带出地面。

2．3 卡封漏点注水洗井一体化工艺

该工艺主要由Y Q F211型封隔器实现，Y Q F211型是在Y211型封隔器基础上改制的，由Y211型封隔器的3个胶筒改为2个胶筒，增大2个胶筒的距离到3～4 m，2个胶筒受挤压坐封在漏点上下密封套管环空。在2个胶筒之间的传压管除具有挤压两端胶筒作用外，还与封隔器的中心管形成夹层环空，反洗井液由此环空通道入井。

Y Q F211型封隔器按Y211型坐封原理坐封。由于漏点位置多变性，以及Y Q F211型封隔器坐封位置的固定性，Y Q F211型封隔器坐封后悬挂器与套管四通不好密封，因此在Y Q F211型封隔器以上的管柱上设置1个伸缩管，承压25 M Pa，满足坐封后悬挂器与套管四通的密封，施工管柱如图6所示。

图6　卡封漏点一体化工艺管柱示意

正常注水时注入水通过井口流程，从上部油管、Y Q F211型封隔器、下部油管、喇叭口进入生产层。反洗井时洗井液流通通道如图6中箭头所示，通过套管闸门进入油套环形空间，流经Y Q F211型封隔器上部转向孔进入传压管中心管环空，从下转向孔流出进入油套环空，到达管鞋，将冲起的堵塞物通过喇叭口、下部油管、Y Q F211型封隔器中心管、上部油管、井口流程带出地面。

由于Y Q F211型封隔器采用的是Y211型封隔器坐封原理，该卡封管柱上不能再有Y211型类型的封隔器，适合与笼统注水管柱、张力锚封隔的分层注水管柱配套使用。该注水洗井一体化工艺的卡封技术也可用于油井中。

3　现场试验及应用效果

卡封洗井一体化工艺技术自2012年进行现场试验应用，目前已实施41口井。该工艺可以解决封上注下的水井及需卡封大井段污水回注井，确保有效洗井而不对卡封层进行干扰，在注聚井实现卡封住非注聚层，如果生产需要洗井时又不影响卡封层，从而达到有效分层注聚的目的。卡封洗井一体化工艺技术已实施反洗井18口井，反洗井压力2．0 M Pa，施工正常，避免了无效注水。该技术的成功应用，实现了卡封分层注水与洗井的一体化，取得了很好的经济效益和社会效益。表1为部分施工井数据。

表1　卡封洗井一体化工艺施工效果

4　结论

1） 根据不同卡封目的研究了卡封射孔层、卡封长井段和卡封漏点3种卡封洗井一体化工艺，洗井液通过封隔器时有专用通道，不影响卡封层段的封隔状况。

2） 卡封洗井一体化工艺可与笼统注水和分层注水管柱配套使用，配合封隔器型号，可在内径大于117．7 mm套管内使用。

3） 卡封洗井一体化工艺避免了层间干扰，可提高分层注水的效果。在非生产层出砂、套管漏失等问题井上试验获得良好效果。

［1］ 万仁溥，罗英俊．采油技术手册［K］．北京：石油工业出版社，1994．

［2］ 赵磊．简明井下工具使用手册［K］．北京：石油工业出版社，2004．

［3］ 晏耿成，魏立军，杨会丰．大压差可洗井封隔器研制与应用［J］．石油矿场机械，2014，43（1）：69-71．

［4］ 甘树明，昝恒毅，陈俊国，等．液压可退式可洗井可泄流捞脱器研制［J］．石油矿场机械，2013，42（7）：88-90．

Application Study on Downhole Tools Integrating Stuck Sealing with W ell Flushingin W ater Injection W ells

HUANG Chun
（Gudong Oil Production Factory，Shengli Oilfield Com pany，SI N O P E C，Dongying257237，China ）

To solve the problem that stuck sealing of the water injection wells lose efficacy during the reverse wellflushing，several kinds of dow nhole tools w hich could integrates the stuck sealing with well flushing were studied．Y111 packer is assorted with Y211 packer to stuck seal the top and botto m of the perforation intervals．A tubing with an inner dia meter of 76 mm is used to connect the tw o packers．T here is a tubing with an inner dia meter of 48 mm in it to form the channel and annulus for waterinjection and the reverse wellflushing and to realize the integration of stuck sealing，water injection and reverse well flushing．Y455 packer is assorted with Y Q211 packer with steering and the sealing function to stuck sealthe top and botto m of the long intervals．T ubing with an inner diameter of 76 mm and the tubing with an inner dia meter of 48 mm in it are used to form the channel and annulus for water injection and the reverse well flushing．Y211 packer is constructed into Y Q F211 packer．The Y Q F211 packer has tw o rubber sleeves only，and the space between them is about 3 meters can be used for sealing the leaking point of casing．T he circulating channel of Y Q F211 is used as reverse well flushing channel．T he process pipe string integrating three kinds of stuck sealing with well flushing has been tested on water injection well for 41times．The process of reverse well flushing performs good result．T he stuck sealing，water injection and reverse well flushing are realized．

water injection well；stuck sealing；water injection；well flushing；integration

T E931．2

B

10．3969／j．issn．1001-3842．2015．01．019

1001-3482（2015）01-0079-04

2014-07-21

黄 春（1964-），男，四川乐山人，高级工程师，博士，主要从事采油工艺技术研究、新技术新工艺应用和三次采油技术研究。