无隔层精准机堵工艺研究与应用

牛一琼（大庆油田有限责任公司第四采油厂）

1 现状

随着油田开发后期，建立的诸多的增产试验区块也逐步结束。以某油田试验区块为例，随着试验区结束，由于开采层系单一，层系调整也随之开展。需对原有层系进行封堵[1-2]，因试验区块结束后井况复杂，现有封堵工艺存在一定的不适用性：

1）无隔层或隔层薄，现有封堵工艺满足不了层系封堵或调整的要求。随着试验区增多，需要堵水或层系调整，由于层系开发单一，既无隔层或隔层小，又没陪堵层的状况下，如何满足油藏开发需求，是摆在工程技术人员一个难题。以氯化钠区块为例，74 口油井中无隔层和薄隔层井占比15%。

2） 套管内壁结垢严重，射孔底界1 120.9 m，直径82.8 mm，结垢最厚处达20.6 mm，常规堵水工具卡封困难。除垢后仍有少量垢质吸附套管壁上，现有堵水工艺封堵该类井存在管柱悬挂不牢[3]、密封不严问题，直接影响再次开发试验效果。

为此，开展了无隔层精准机堵工艺研究，形成了长胶筒精准验窜技术，实现一趟管柱完成有隔层、薄隔层或物性夹层精准验窜、找水；形成了长胶筒精准封堵工艺，研制超长胶筒封隔器和卡瓦丢手工具[4]，实现对薄隔层精准封堵，卡的牢、封的严，同时超长胶筒封隔器，可重复使用，降低堵水成本。

2 无隔层精准机堵工艺

2.1 长胶筒精准验窜技术

针对原有475-8 验窜工艺存在封隔器胶筒短，不能实现物性夹层的可靠卡封，胶筒易被炮眼刮坏的问题，通过地面观察套管溢流或层间压差的方式，研制了组合式验窜工艺管柱，最终实现了物性夹层的可靠卡封，找准层内不窜槽的物性夹层和高含水部位[5]。

2.1.1 组合式验窜管柱的构成

管柱组成是由长胶筒验窜封隔器、定压开关、扩张封隔器、喷砂器+挡球组成。组合式的验窜管柱可以实现有隔层验窜、薄隔层或物性夹层的目的层验窜，验窜的方式是通过地面观察套管溢流或层间压差的方式，找准层内不窜槽的薄隔层（或物性夹层）和高含水部位。

2.1.2 组合式的验窜工艺原理

有隔层验窜工艺原理示意图见图1，是将扩张式封隔器卡在隔层位置，油管进行打压，使喷砂器通道打开，产生节流压差，扩张式封隔器坐封，注入水通过喷砂器注入封隔器下部油层，观察井口溢流量和压力变化，判断隔层是否窜槽。

图1 有隔层验窜工艺原理示意图

薄隔层或物性夹层验窜工艺原理见图2，是将长胶筒验窜封隔器卡在薄隔层或物性夹层位置，投球坐到定压开关滑套上，油管打压，滑套下行，打开定压开关出液孔，关闭喷砂器出液通道，油管继续打压，打开定压开关并产生节流压差，使长胶筒封隔器坐封，注入水通过定压开关注入长胶筒封隔器下部油层，观察井口溢流量和压力变化，判断薄隔层或物性夹层是否窜槽[6]。

图2 薄隔层或物性夹层验窜工艺原理示意图

2.1.3 技术优势

改变封隔器胶筒的橡胶配方，提高胶筒弹性；增加橡胶厚度，避免胶筒在已射孔的物性夹层上胀被炮眼刮坏；胶筒长度由0.3 m 增加到3 m，保证对薄隔层和物性夹层卡的准、封得严；采取组合式工艺管柱，最终实现了一趟管柱对薄隔层和物性夹层的验窜，提高施工效率。

2.1.4 配套工具

组合式验窜找水管柱中长胶筒验窜封隔器需要较大压力启动，为此设计了高压的定压开关。

结构及技术原理：定压开关主要由上接头、中心管、调节环、弹簧、滑套、内中心管、凡尔、凡尔坐、连接套、防脱钉、护套、锁块、下接头等部件组成。

主要技术参数：外形尺寸φ100×700 mm；验窜耐压20 MPa；启动压力5 MPa；连接扣型27/8TBG；工作温度120 ℃。

2.2 长胶筒精准封堵工艺

成功研制了薄隔层机械堵水工艺管柱，满足了薄隔层层内机械堵水需求，并在套管轻微结垢的情况下，仍然具有很好的锚定效果，实现对薄隔层精准封堵，卡的牢、封的严[7]。

2.2.1 管柱结构

主要由卡瓦丢手工具、长胶筒封隔器和底部挡球组成。机械封堵管柱主要技术参数：工作温度150 ℃；坐封压力15 MPa；最大外径114 mm；最小通径50 mm；适用套管内径121～124 mm；单级工具解封负荷小于25 kN。

2.2.2 工艺原理

根据方案和找水验窜结果，首先将长胶筒封隔器下到目的层，地面打压使长胶筒封隔器坐封胶筒覆盖在射孔炮眼上，同时卡瓦丢手工具坐卡，然后下放管柱，卡瓦丢手工具与堵水管柱脱开，实现薄隔层精准封堵。

2.2.3 配套工具

研制的卡瓦丢手工具结构见图3，主要用于套管结垢轻微的井，采用液压坐卡悬挂、下放管柱丢手，可与任何封隔器组合成不同的堵水工艺，并采用常规的解封方式，使其更容易操作。坐卡时上下卡瓦既进行轴向运动也径向运动，可有效地清除套管内壁垢质，与套管内壁紧密咬合，保证丢手管柱悬挂牢固[8]。

图3 卡瓦丢手工具结构

研制的超长胶筒封隔器结构见图4，与现有堵水工具对比，具有以下优势：

图4 超长胶筒封隔器结构

1）设计了长胶筒可重复坐封结构，实现了薄隔层或物性隔层的验窜、封堵功能。设计了可靠的双解封机构[9]，增加工具功能，降低成本。验窜时通过旋转工具进行解封，封隔器胶筒不会磨坏，可重复利用，堵水时通过上提管柱解封，保证工具可以正常打捞，保证其他措施正常实施。

2）优化了胶筒结构，保证机械堵水管柱封得严、寿命长。设计了防遇阻结构，避免井液进入胶筒，使其膨胀；优选了高弹性橡胶，管柱下井过程中，胶筒不易膨胀；设计了肩部保护胶筒装置[10]，提高回弹性及承压能力。

3 现场应用

3.1 应用情况

某油田无隔层精准机堵工艺累计现场试验41口井，工艺一次成功率100%，周边87 口连通井受效，累计增油19 621.91 t，措施前平均单井产油0.36 t/d、措施后平均单井产油1.17 t/d。

强碱三元复合驱采出井堵水的同时，相应井组的水井也进行了调整，调整原则是井组周围有1 口含水高井时，注水井不做调整，根据绕流达到控水目的；井组周围有2 口以上高含水井时，注水井采取控注或关停。

根据地质方案，41 口井堵水的同时，周边井79口井注水进行了调整，累计下调注入量77 580 m3，平均单井注入量下调10.89 m3。

3.2 效益分析

机械堵水41 口井，单井作业施工费3 万余元、工具费2 万余元。堵水41 口井，周边87 口连通井受效，累计增油19 621.91 t。按照原油近几年平均吨油收入价格2 520.82元/t，原油单位成本1 892.04元/t，净增效益1 014.43 万元，投入产出比为1∶5.62。

4 结论

研究的组合式验窜工艺管柱，可精准实现无隔层或物性夹层的可靠卡封，达到精准验窜、找水的目的；研究的长胶筒精准封堵工艺，可满足精细堵水需求，实现对薄隔层精准封堵，卡的牢、封的严；该技术可适用于油田三元驱、聚驱和厚油层水驱采出井封堵，为后续更多试验区块开发提供技术支持，具有广泛的应用前景。