Y42582型小直径封隔器的研制与应用

摘要：辽河油田开采中后期，套管损坏日益严重，导致较多油井不能正常生产，为使这些井投入生产，减少生产成本，对此类井进行套管修复，修复后下小套管进行固井完井，对于稀油区块井来说原井基本上采用的都是5寸及51/2套管，所以绝大部分只能采用4寸小套管完井，而完井后，一些机械防砂及分层采油等工艺措施，由于小套管内径限制而无法进行，因为目前国内没有这种小直径封隔器产品。因此根据实际需要，设计了这种小直径封隔器，这种小直径封隔器的研发，对于中后期油田的开发稳产，停产井的复产都具有重要意义。

关键词：小直径；封隔器；防砂；分采

辽河油田开采中后期，井下矛盾越来越明显突出，主要体现在地层应力变化而导致的套管损坏日益严重。严重影响油井正常生产，从而导致长停井，为了使这些长停井投入生产使用，减少生产成本，对套管进行修复后下小套管进行固井完井。对于稀油区块原油井套管基本上采用5寸及51/2套管，因此较大部分井均采用4寸套管进行修复完井。在生产过程中由于采用机械防砂、分层采油等工艺措施，因小套管内径限制而无法进行，而目前国内还没有此类产品，所以根据现场生产实际需要，设计了此种小直径封隔器。该工具具有结构简单，操作灵活可靠，打捞方便等特点。该工具的研发成功，对于中后期油田的开发稳产，停产井的复产都具有重要意义。

1 小直径封隔器研制要求

a小直径封隔器要求内径达到53mm，外径小于83mm，长度小于1.5m。

b坐封后，由于封隔器内部下小油管，防止在上提管柱过程中带出小直径封隔器，因此要求防顶设计，双向坐挂。

C为防止下次施工复杂，封隔器必须易于实现打捞，杜绝磨铣大修施工。

D小直径封隔器密封可靠，防止在防砂生产过程中吐砂卡住油管。

E小直径封隔器抗拉应力不小于500KN。

2 小直径封隔器的工作原理

该工具底部为23/8TBG扣型，底部可连接2寸油管及井下工具，上部连接专用丢手，丢手上部连接2寸油管，用2寸油管同21/2油管组合管柱下入井内。下到预订位置后，正向旋转管柱1/2圈，此时滑动销钉由短轨道进入长轨道，继续下放管柱1米，此时封隔器在板簧作用下产生摩擦力，使下卡瓦同中心管产生相对位移，封隔器下卡瓦相对中心管上行，下椎体冲开封隔器下卡瓦，使下卡瓦产生径向力，咬住4寸套管内壁，完成底部卡瓦坐挂，管柱继续下行，自锁环在限位圈的作用下不动，上中心管冲开自锁环下行，上接头压缩密封环带动上卡瓦下移，当静止的上椎体冲开下行的上卡瓦后，上卡瓦产生径向力，咬住4寸套管内壁，当上卡瓦完成坐挂后，压缩两级密封环完全密封，此时上提管柱负荷增大后证明封隔器完全坐封，自锁环锁住上中心管。油管打压10Mpa，压力突降后完成小封隔器的坐封及丢手工作。当需要解封时，下专用打捞工具，捞获后，上提管柱至中和点，正向旋转管柱18圈，此时上中心管上移，两级密封环解封，上中心管外壁的台肩带动上卡瓦上移，上提管柱即可捞出井内小直径封隔器。

3 小直径封隔器结构、特点及技术参数

（1）小直径封隔器结构如下图所示，主要由1.上接头；2.垫圈；3.密封环；4.上中心管；5.上卡瓦；6.上椎体；7.自锁环；8.定位螺钉；9.限位圈；10.限位套；11.下椎体；12.下中心管；13.下卡瓦；14.滑动销；15.板簧；16.下接头组成。

1，上接头；2，垫圈；3，密封环；4，上中心管；5，上卡瓦；6，上椎体；7，自锁环；8，定位销钉；9，限位圈；10，限位套；11，下椎体；12，下中心管；13，下卡瓦；14，滑动销；15，板簧；16，下接头；[HT]

（2）技术参数。工作压力：丢手时压力10 Mpa；工作温度：210C°；抗拉载荷：580KN；

适用范围：4寸套管；外径：82mm；内径：53mm；长度：1251mm；材料：40CrMnMo。

（3）特点：结构简单；坐封灵活可靠；可多次使用；打捞方便；选用高强度材料。

4 室内试验

（1）坐封试验。

取一段4寸套管1.5m长，将小直径封隔器放入4寸套管内，下入封隔器密封环进入套管后20mm为止，正向旋转封隔器1/2圈下放封隔器，当卡住后，将套管底部固定，采用千斤顶顶上部接头，使上卡瓦坐挂，记录负荷值为67KN。这个值就是自锁环弹性变形的压力值。

（2）丢手试验。

拆掉千斤顶，连接液压管线，液压打压8.3MPa丢开丢手。压力取决于剪断销钉的直径和材质，在这里只是验证丢手的灵活性。

（3）试压试验。

采用密封套密封住封隔器上接头，下部用丝扣拧在4寸套管上，密封套侧面考克上连接液压管线对封隔器进行试压，打压15MPa，穩压30min，压力不降，证明密封性能良好。

5 现场应用

辽河油田先后在锦22215c井、、锦45035171c井等多口井进行试验取得很好的效果，完全满足设计要求。下面以锦2905c井为例介绍具体施工过程。

该井套管侧钻后下4寸小套管完井，侧钻点在1096.89m，人工井底1255米，油层1172.31192.9m，该井射孔完井后出砂严重，采取机械防砂。底部连接防砂筛管，上部连接2寸油管15根+2.5寸油管，下到预订位置后，正旋管柱2圈下放管柱，证明底部卡瓦坐挂，继续下放管柱，负荷下降90KN后，上提管柱负荷增大10KN后，证明上卡瓦坐挂成功，用水泥车油管打压9MPa，压力突降，上提管柱负荷正常，一次完成封隔器坐封丢手工作。

6 结论

（1）此种小直径封隔器操作灵活可靠。

（2）此种小直径封隔器只适应于4寸小套管。如需应用于大套管，可适当增加各种零部件的比例值，方能同样适用。

（3）可完成4寸小套管的机械防砂及分层采油等工艺措施。

（4）更换密封环后，此种小封隔器可以重复使用。

（5）打捞方便。

参考文献：

[1]井下作业技术手册.石油工业出版社，2000.1P166174.

[2]井下作业工程师手册.石油工业出版社，2002.9P376377.

[3]机械设计手册.化学工业出版社，1998.4.

[4]刘鸿文.材料力学.高等教育出版社，2000.3.

作者简介：刘敬党（1969），男，本科，工程师，大庆石油学院，一直从事修井作业技术工作，现辽河油田锦州工程技术处技术负责人。