新型套管外封隔器特点

马梁　盛勇　黎强　余纲

摘 要：随着石油开采的不断发展，地层压力变得日益复杂，套管外封隔器得到了越来越广泛的应用。该文简要的介绍了一种新型管外封隔器的特点，对比了新型套管外封隔器和其他套管外封隔器的优缺点，分析总结了套管外封隔器的使用情况，概述了完井管柱和注水泥管柱的组配设计，评价了新型管外封隔器注水泥的优势。

关键词：套管外封隔器；水泥浆膨胀；完井工具

套管外封隔器逐渐成为固井、选择性完井技术的一种重要工具，已经成为研究应用的热点方向。套管外封隔器是一种与套管连接，用来封隔套管与井壁见环空的井下工具。可有效封隔油气水层，进行选择性的开采或者封堵某一层段，保证套管外环空的密封。套管外封隔器可显著提高固井质量，有效进行层间封隔，保护或者减少油层污染，为提高原油采收率和开采效率提供了保证。

1 新型封隔器的结构原理

新型套管外封隔器的基本原理与传统封隔器相似，主要由控制阀部件、密封部件和连接部件三部分组成。控制阀部件包含开启阀、单流阀和活塞组成，完成对膨胀介质的流动控制。密封部件包括活塞密封件、胶筒、金属骨架和单流阀密封件，是实现密封的主要部件。连接部件包括提升短节、节箍和套管短接等，主要是配合连接的作用。套管封隔器的胶筒是一种可承受高压的膨胀密封元件，他的各项指标决定了管外封隔器的性能。要求胶筒的膨胀量达到原始直径的1.5-2.5倍左右，能与不规则的罗燕井壁形成可靠地压力密封，并能自动调节压力以适应环空压差的变化，同时起到扶正套管使其居中的作用。

新型套管外封隔器的工作原理：根据地质要求将其连接入套管窜并下入所需层位，准确到位后按照固井施工作业进行注水泥作业，替浆开始专用胶塞开始下行，到封隔器位置时剪断封隔器内的挡销，活塞进液口打开。固井作业碰压后，检查有无回流，无回流碰压合格，封隔器活塞在套管外水泥浆和套管内液柱压差下上行至顶端，套管外水泥浆进入活塞腔。套管窜内打压至10-15Mpa，稳压1min，封隔器活塞在压力作用下下行至底部，推动活塞腔内的水泥浆进入胶筒，后泄压至0Mpa，封隔器活塞在套管外水泥浆和套管内液柱压差下上行至顶端，套管外水泥浆再次进入活塞腔。反復以上过程至封隔器胶筒完全胀封。胶筒填充的是套管外的水泥浆，水泥浆在凝固后能永久性的膨胀胶筒，不会出现胶筒内流体流失而导致的座封失效现象。封隔器胶筒涨封压力可控制，针对不同的地层可调节填充压力，保证封隔效果。封隔器可单独使用，也可多个同时使用。

2 新型套管外封隔器的优势

新型套管外封隔器相比其他管外封隔器有以下优势：

2.1 填充介质

新型管外封隔器胶筒的填充介质为固井时套管外的水泥浆。相比传统的填充介质（水或者泥浆等），水泥浆在凝固后能够永久性的支撑胶筒，起到永久性封隔。地层的作用，时效性优良。相比填充介质为管内水泥浆的封隔器，新型封隔器填充介质为套管外的水泥浆，相比操作简单，避免了管内注水泥浆所带来的一系列风险，比如水泥闪凝、插旗干等风险。水泥浆凝固后会将活塞和胶筒前的单流阀等密封部件全部锁死，封隔器内腔与套管外不会存在窜通，保证了整个管柱的气密性。

2.2 独特胶筒设计

胶筒采用专利设计，在胶筒膨胀的过程中能后逐步的接触井壁，对井壁的贴合性高，对于不规则的井壁有良好的贴合和压实效果。在坐封的过程中能够将套管逐步居中，是胶筒上下形成完整的水泥环，从而提高了胶筒上下部分的固井质量。

2.3 施工工艺简单

新型套管外水泥填充封隔器，需要将原有的胶塞和胶塞座更换为封隔专用的胶塞和胶塞座，对固井的其他工具不做要求。封隔器坐封只要求在固井碰压后进行反复的打压即可实现封隔器坐封。相比其他水泥填充管外封隔器工艺简单，风险性大大减低。

2.4 不改變原来的固井管柱

新型套管外水泥填充封隔器只要更换专用的胶塞和胶塞座，专用的胶塞和胶塞座具有传统工具的作用。未改变原来的固井套管结构，只是在需要封隔的地层位置添加新型套管外水泥填充封隔器。

3 新型套管外封隔器现场施工中存在的问题及解决办法

3.1 存在的问题

新型套管外水泥填充封隔器已经在塔里木油田进行了现场试验。试验过程中出现了部分井固井结束时未能碰压的情况，未能碰压导致封隔器不能够进行坐封。后根据现场下探水泥塞面得知，替浆量计量错误，未能准确计量替浆量是导致未碰压的主要原因。

3.2 解决办法

现场施工前准备好泥浆罐，在条件允许的情况下使用较小的泥浆罐进行计量，泥浆罐底尽量不要有沉沙存在，固井队使用的流量计尽量提前校准，在条件允许的情况下可以在替浆管线上安装2个流量计，以便于相互比较。替浆过程中尽量不要停泵或者是到泵，以免影响罐面计量。在替浆过程中尽量不要大范围的变更排量。在固井设计中可在胶塞后添加部分水泥浆，在替浆量达到设计量而未碰压的情况下，可再替2-4方以防止计量错误导致的未碰压。套管柱设计方面可适当增大碰压座至离浮鞋距离，在出现未碰压的情况时可再替2-4方以防止计量错误导致的未碰压。

4 结论和建议

新型套管外水泥填充封隔器相比其他管外封隔器有巨大的优势，工艺简单，操作方便，作业风险较小。

参考文献：

[1]邓旭.管外封隔器技术发展和应用[J].试采技术，2009（2）.

作者简介：

马梁，男，工程师，2007年毕业于克拉玛依职业技术学院钻井专业，现从事油田套管封隔器技术服务。