液压双平衡丢手管柱在高含水油藏的研究应用

液压双平衡丢手管柱在高含水油藏的研究应用

姚鹏

中原油田采油气工程服务中心作业三大队 河南濮阳 457001

摘要：本文主要介绍了无伤害液压丢手堵水工艺管柱应用的背景，主要配套工具的结构、特点和原理，以及整体管柱结构、工作原理。该工艺不但实现了对出水层位的封堵，且解决了常规机械堵水管柱上有卡瓦易造成大修事故的难题。通过现场20余井次的应用，表明该技术既能有效地节约油田中后期开发成本,又能获得良好的降水增油效果,可为高含水油田实施控水稳油提供有力的技术支持。

引言

油藏注水开发过程中，水线推进不均匀，尤其进入中、后期开发后，个别层见水较快，出水严重，且出水层位在井筒中的分布更加复杂，往往在生产层中间夹有出水层或生产层上下伴有严重出水层，且随着定向井的增加，对机械卡堵水工艺技术提出了更高的要求。近些年来，主要应用的配套封堵工艺技术尚存在不足，表现以下方面：

1、机械卡堵水配套工艺

2005年以前，封中间采上下或封上下采中间的封堵工艺技术主要有两种：一是带防顶卡瓦机械卡堵水丢手堵水管柱，二是机械整体堵水管柱。机械卡堵水丢手堵水管柱主要由丝堵、筛管、Y221+Y111型封隔器、防顶卡瓦、丢手组成，虽然能够实现对出水层位的封堵，但锚定工具卡瓦牙对套管伤害严重，而且由于地层出砂或防顶卡瓦解不开频繁卡入井内造成大修，于98年停用。另一种机械卡堵水整体堵水管柱主要由丝堵、筛管、Y221+Y111型封隔器、抽油泵等组成，但该管柱存在偏磨，井斜较大井座封不严，频繁失效等诸多问题。

近几年，为实现在井筒中出水层位相对复杂井的封堵，应用了复合措施代替机械卡堵水工艺，但也存在一定不足：

封上下出水层、采中间应用堵水工艺主要通过打塞和下单封工艺技术的组合，对中间出水层位进行封堵，实施过程中，易造成储层的污染，且工序复杂，施工周期长。封中间出水层、采上下层应用堵水工艺主要是通过填砂（或打塞），保护下部生产层位，应用封隔器保护上部生产层位，对中间出水层位实施化学堵水，存在施工工序复杂、投入成本高、施工风险大的问题。

2、无卡瓦液压丢手整体管柱应用范围

2.1 应用范围

1）封堵中间出水层，生产上、下层；

2）对生产层之间存在套漏井段的封堵；

3）应用于含蜡量较高，需定期热洗清蜡的井上部出水层位封堵；

4）针对井斜较大的井代替顶封管柱，提高座封成功率，消除重力座封后，管杆偏磨加重的现象。

2.2 井筒条件适用性

1）井筒技术条件良好，套管无变形；

2)油井无出砂历史或出砂量较少；

3)封堵层与生产层卡距不小于5m，且无套管接箍。

3 无卡瓦丢手堵水工艺管柱配套工具

3.1 密封工具

该封隔器主要由坐封机构、密封机构、锁紧机构和解封机构四部分组成。与普通Y341型封隔器相比，一是不带洗井通道，避免层间压差，造成窜通；二是从工具结构上进一步改进和优化，增加一个压力转换真空腔，起到压力平衡作用，消除封隔器上下储层压力差异对其密封效果的影响。工作状态时，真空腔在井底压力作用下对外中心管产生向上推力，卡封环空对外中心管产生的向下推力，保证了封隔器的密封能力。

3.2 支撑工具

组成：主要由坐封机构、锁紧机构、支撑机构、解封机构四部分组成。见下图。

1—上接头;2—解卡销钉;3—强力蛇形弓簧片;4—中心管;5—锥体;6—外套;7—上活塞;8一盘根;9—下中心管;10—下活塞;11一锁环;12—锁套;13—一坐卡销钉;14—剪钉座;15一防撞环;16一下接头|

图1 支撑器结构示意图

特点：将“线型卡牙”锚定支撑改为“面型摩擦”锚定支撑，既满足丢手管柱重量支撑需要，又降低对套管伤害程度，同时保障封隔器坐封时的居中。

3.3 丢手接头

图 2丢手结构示意图

结构：主要由上、下接头、剪钉、内管、外管等组成。

原理：首先投一个小直径的球，座于定压阀上，在封隔器和支撑器座封后，提压打掉定压阀芯，再投一个大直径的球，通过地面打压脱开丢手，如果液压脱不开，还可以通过地面投杆撞断释放剪钉，使丢手脱开。

4、无卡瓦液压丢手整体管柱结构及工作原理

液压丢手管柱主要由以下几部分组成（自下而上）：丝堵+筛管+定压滑套+扶正器+Y341封隔器+伸缩管+扶正器+Y341封隔器+丢手接头组成。

4.1 座封

反循环洗井确保管柱内清洁，投φ35mm钢球，钢球沉降至座封球座后，从油管正打压5MPa、10MPa、15MPa，各稳压5min，坐封封隔器，卡封出水层位。继续打憋压至20-25MPa打开座封球座（油管通过筛管与地层连通，压力突降，球座打开成功）。从油管内投入φ45mm钢球，钢球沉降到位后，油管正憋压17-21MPa实现丢手（油套连通，套管大量返水，视为丢手成功），并起出丢手接头以上管柱。按地质设计要求，完成机抽管柱恢复生产。

4.2 解封打捞

下放打捞管柱，管柱下放到位后观察指重表显示。指重表显示下降2-3t，即可上提管柱。如果上提载荷大于管柱重力5-8t后下降至略大于管柱重力，说明已经解封，下放半根油管，观察悬重无变化，丢手管柱捕捉成功，起出管柱。

4.3 主要特点

（1）整体管柱采用液压坐封，施工简便、可靠；

（2）管柱锚定采取无卡瓦方式，降低了对套管的伤害、消除了管柱卡井的危险；

（3）能够实现常规热洗清蜡，避免因蜡卡造成躺井。

（4）可代替少量出砂井顶封管柱，避免砂卡管柱造成大修，且采用丢开式管柱，消除了管柱蠕动对封隔器的影响；

（5）满足井斜相对较大的井（≥35°）封堵的需要

5、现场应用情况及效果分析

现场应用情况

共实施液压丢手堵水工艺管柱11口井，工艺成功率100%，措施有效率72.7%，措施前日产液246.6t，日产油10.2t，综合含水95.8%，措施后日产液353.1t，日产油17.3t，综合含水 95.1%，日增油7.1t，综合含水下降0.7%,平均单井增油88.1t,当年增油969t。

6、结论与认识

1、无卡瓦液压丢手堵水管柱的成功应用，丰富了现有机械卡堵水技术手段，液压坐封、无卡瓦支撑既满足出水层封堵的需要，又降低了套管伤害程度。

2、 通过对不同层位进行上、下封隔器间距调整，实现封中间层采上下层堵水目的，且支撑器数量可调，进一步优化了管柱结构。

3、针对井斜较大、含蜡量高、轻微出砂的井，可代替顶封管柱，满足后续管理配套措施的需要。

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