分注管柱失效原因分析及对策探讨

刘海剑

【摘  要】本文针对分层注水管柱失效的问题从井筒状况、分注管柱设计、管柱工艺技术指标、层段配注、作业施工以及后期管理等方面，进行了较详细分析。从井下工具、分注管柱设计、作业监督和后期日常管理提出了对策措施。

【关键词】分层注水;封隔器;管柱;失效

油田开发进入中、后期，层间矛盾越来越大，分层注水对提高油田开发效果起着至关重要的作用。井下封隔器是分层注水的必要工具，它在井下的密封状态直接决定着分层注水的成败。因此提高封隔器密封性以及合理设计分注管柱是油田能够注好水、注够水以及实施稳油控水技术的前提条件之一，对于油田实现长期稳产、高产具有十分重要的意义。因此结合换封井，对分注管柱失效的原因进行了较深入的分析并提出了相应的对策。

1  分注管柱失效原因分析

1.1应力衰减或密封件损坏。

1.2结垢、堵剂、腐蚀产物等影响套管内壁与胶筒的密封性。

1.3层间差异大，管柱设计不合理，造成管柱蠕动。

1.4层段停注或动态停注影响，造成管柱失效。

1.5分注管柱不能满足高温、高压和深层油藏分注要求。

1.6座封载荷不够，有效期短。

1.7封隔器卡封位置不准确。

1.8工具设计不合理及工具质量影响。

2  延长分注管柱有效期的对策

2.1完善配套的井下工具提高分注有效期的前提

分注管柱必须根据单井地质特点和井况条件进行的合理设计，整个分注管柱是一个有机的整体。每种分注管柱都有一定的适应性和局限性，只有根据地质特点、层段压力分布以及井况条件灵活选择和合理设计，才能满足单井分注工艺的要求。在复杂的分注管柱中任何一个工具出现问题都有可能导致分注的失败，因此合格的井下工具质量和齐全的配套种类型号，是提高分注有效期的前提。如：型号齐全的封隔器，不同直径的封隔器、水力锚和配水器等。

2.2良好的井况和井筒条件是提高分注有效期的基础

封隔器的和套管壁的密封性直接关系着分注工艺的成败，清洁平滑的内表面决定着封隔器胶筒的密封效果。因此必须处理井筒，保持良好的井况和井筒条件。

2.3根据单井条件合理设计分注管柱是提高有效期的关键

2.3.1 Y221M卡顶封、油套分注工艺管柱

Y221M注水管柱由Y221M封隔器（自带下压水力锚）和喇叭口组成。

该管柱中Y221M自带的水力锚的内部压力来自下部层段的压力，内部流体相对稳定，不易结垢和被脏物堵塞。通过锚定机构可平衡下部高压对管柱和封隔器产生的上顶力，减小了管柱蠕动，延长管柱有效期。适用于卡顶封注水和油套分注。

2.3.2 Y341常压分注工艺技术

管柱结构：主要由水力锚、Y341注水封隔器、偏心配水器、底部球座、筛管及丝堵组成。

管柱中配套的水力锚可在较小的压差下工作，起到锚定作用，控制和减小管柱的蠕动，避免管柱蠕动造成封隔器解封。另外注水过程中，当下层为加强层、上层为控制层时，下层压力大于上层压力，上下压差将上顶管柱;此时，由于上层是控制层，水力锚内外存在较大压差，水力锚的锚定作用，可控制管柱的向上收缩，防止封隔器解封。

2.3.3 Y241高压深井补偿分注管柱

管柱结构主要由Y241注水封隔器、偏心配水器、底部球座、筛管及丝堵组成。Y241封隔器采用液压座封，并配有单向卡瓦，座封前将管柱上提0.5m距离，座封后下放，可抵消压力波动时，部分管柱向上蠕动的距离，并将管柱的波动控制在封隔器以上，减小对封隔器的影响。

2.3.4 正洗井管柱。

通过对测试遇阻井遇阻工具的解剖和分析，发现造成遇阻的主要原因为结垢和井筒脏物堵塞，为避免作业后因投捞测试遇阻而返工，分注管柱采用单球座，代替双球座。

2.3.5 K344免投捞分注管柱。

针对井筒或管柱比较脏造成测试遇阻的井，可应用K344液力投捞分注管柱，通过液力反洗出配水水嘴，解决投捞器出现的工具遇阻的問题。另外，该管柱由于将配水器和封隔器采用一体化设计，井下工具均集中在一起，对井况要求较低，只要封隔器及以上套管没有套变即可，因此可对下部套变的一级两段分注的井使用。

2.3.6 斜井分注管柱。

在斜井中由于的井斜的影响，在重力效应作用下，封隔管柱受到径向分力的作用，使封隔器偏向一边，该力使封隔器胶筒受力不均，密封不严，胶筒所受载荷变为非轴对称，加剧了胶筒应力集中区，导致胶筒破坏失效。因此在斜井管柱中，在封隔器上下加强力扶正器，确保封隔器居中密封，延长管柱有效期。

2.3.7大力推广自主创新分注技术，提升科技增效能力

目前新的工艺，新技术已逐步推广，起到提升科技增效能力

3  精益求精的分注作业管理是保证分注成功的重点环节

作业施工是分注的工程设计的操作和执行过程，其执行的质量直接决定着分注工艺的成败和长期效果。分注管柱是目前油田生产最复杂的井下管柱之一，具有井下工具种类多、管柱结构复杂、工作压力高、时间长、下入深度深等特点，任何一个环节的疏忽将导致分注工艺的失败。

现场作业监督人员的应具有较高责任感和技术素质，关键环节，如钻塞、通井、刮削、组配管柱、下分注管柱、校深、调整管柱和座封等环节必须现场监督。针对现场情况及时提出变更措施和建议，保证分注工程设计的作业质量，并符合单井井筒条件。

4  精细完善的后期日常管理是提高分注有效期的重要保证

分注管柱的有效期与日常管理有密切的关系，其管理水平的高低不仅与分注管柱封隔器的密封有效有关，同时影响测试调配成功率。

4.1注水压力波动大，特别是停注对于管柱密封性影响较大，应采取平衡注水，这不但对注水管柱的密封性有好处，而且对保护油层和套管也有好处。

4.2地面安装单流阀等配套装置，防止高压水回流造成地层反吐，导致测试遇阻、埋油层注不进水或卡管柱。

4.3合理确定配注水量，尽量避免高配注注水后再停注，建议逐步降低水量。对阶段需要停注层段，实施微量配水，避免长期停注，减小封隔器两端的层间压差，延长管柱有效期。

4.4对井况复杂，层间差异较大，有因结垢、返吐、出砂等情况造成大修的分注井，应密切注意注水压力和水量的变化，达到1年强制换封，避免卡管柱造成大修

4.5密切注意油套压力和注水量的变化情况，发现异常及时解决。

5  结论

5.1造成分注管柱失效的主要因素有密封件应力衰减失效，井壁结垢、堵剂、套变因素影响，管柱设计不合理，层段停注或动态停注，座封载荷不足、封隔器卡错位置以及工具质量问题等因素。

5.2完善配套的井下工具提高分注有效期的前提

5.3良好的井况和井筒条件是提高分注有效期的基础

5.4根据单井条件合理设计分注管柱是提高有效期的关键

5.5精益求精的分注作业管理是保证分注成功的重点环节

5.6精细完善的后期日常管理是提高分注有效期的重要保证

（作者单位：中石化中原油田分公司文卫采油厂）