常规封隔器隔采效果分析.doc

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超低渗透油藏第四项目部技术论文题目：常规封隔器隔采效果分析作者姓名：王罡张丽林专业：石油工程撰写日期：2013年12月30日 目录摘要1前言1第一章常规封隔器结构及参数11.1封隔器的结构11.1.1密封部分11.1.2锚定部分21.1.3扶正部分21.1.4坐封部分21.1.5缩紧部分21.1.6解封部分21.2常规封隔器技术参数21.2.1Y111-114型封隔器21.2.2Y211-114型封隔器3第二章常规封隔器应用现状42.1坐封失效42.2坐封无效5第三章常规封隔器应用效果分析63.1井型因素63.2封隔器下深因素73.3生产时间因素83.4应用过程中的突出问题及原因8第四章认识与结论9参考文献10 常规封隔器隔采效果分析王罡张丽林摘要：封隔器隔采是镇原油田油井挖潜和套破井治理的主要技术，目前封隔器在使用过程中存在坐封失效、坐封无效、卡钻等现象，本文通过分析、归纳总结2011-2013年方山作业区封隔器应用情况，为以后封隔器的使用提供了参考。关键词：封隔器坐封失效卡钻前言封隔器是油田钻采工艺中重要的井下工具之一。按封隔器封隔件的工作原理分类可分为4种:自封式、压缩式、楔入式、扩张式。目前方山作业区主要使用Y111-114和Y211-114型两种压缩式封隔器，该封隔器关键元件是具有弹性和密封能力的胶筒，压缩式胶筒是轴向载荷作用下,产生轴向压缩和径向膨胀来填满油管和套管之间的环形空间,从而起到隔绝井液和压力的作用。封隔器的密封件在工作中一旦失效有可能造成检泵周期缩短，同时封隔器的卡钻问题也较为突出,且多发生在定向井中，由井眼轨迹、套管变形、结垢等因素引起。本文通过分析常规封隔器的应用效果，为提升封隔器隔采成功率提供了参考。第一章常规封隔器结构及参数1.1封隔器的结构1.1.1密封部分密封部分是在外力（机械力或液压力）的作用下，发生动作，最终密封环形间隙，防止流体通过的机械。它是封隔器的关键部件，主要由弹性密封元件、赖以安装密封元件的钢碗、隔环（挡圈）和各种防止密封元件“肩部突出”的“防突”部件构成。 1.1.2锚定部分锚定部分也叫“支撑部分”，其作用是将封隔器支撑在套管壁上，防止封隔器由于纵向移动而影响密封性能，或引起封隔器过早解封，主要包括水力锚和卡瓦等。1.1.3扶正部分扶正部分主要起扶正密封元件的作用（尤其在井身质量不好的井中），同时也起初卡作用，以便封隔坐封。这种作用，通常由扶正弹簧和状如灯笼的扶正器承担。1.1.4坐封部分坐封部分是使封隔器坐于目的层段后保持密封状态（即工作状态）的机构。通常，它包括坐封活塞，中心管（或开有轨迹换向槽的轨迹管），上、下接头，滑环套等。1.1.5缩紧部分缩紧部分是封隔器一旦坐封后，使之固定于坐封状态（使密封元件密封后保持不变）的机构。它通常由外中心管、销钉，各种内锁紧机构（如锥环、锁环、锁扣或锁扣指以及棘轮机构）构成。1.1.6解封部分解封部分是使油、套连通，进而导致卡瓦收回，胶筒恢复原状，以利于起封的机构。它通常由平衡活塞、平衡阀（循环阀）、循环孔（连通孔）、缸套或解封套、解封销钉构成。1.2常规封隔器技术参数1.2.1Y111-114型封隔器a.工作原理 封隔器下到设计位置后，上提管柱一定高度，然后下放管柱，由于管柱支撑到井底，部分油管重量压缩封隔器密封件，密封件径向胀大，达到密封油套管环形空间的目的。上提管柱，封隔器胶筒恢复原状，即可起出。b.技术参数1—上接头;2—销钉;3—调节环;4—“O”型胶圈;5—胶筒;6—隔环;7—中心管;8—“O”型胶圈;9—承压接头;10—“O”型胶圈;11—坐封剪钉;12—键;13—下接头;14—压缩距垫环图1-1Y111-114型封隔器结构图表1-1支点石油科技有限公司Y111-114型封隔器1.2.2Y211-114型封隔器a.工作原理下井时，控制销钉处在短轨道，当封隔器下到预定位置时，上提管柱一定高度，然后下放管柱，使控制销钉换向至长轨道，使卡瓦张开，卡在套管内壁上，压缩胶筒完成坐封。上提管柱，胶筒、卡瓦复位，封隔器解封。b.技术参数 1—上接头;2—中心管;3—上胶管;4—隔环;5—中胶筒;6—下胶筒;7—楔形体帽;8—下承接管;9—楔形体;10—卡瓦;11—固定螺钉;12—摩擦块;13—扶正体;14—压环;15—滑环;16—下接头图1-2Y211-114型封隔器结构图表1-2支点石油科技有限公司Y111-114型封隔器`第二章常规封隔器应用现状2.1坐封失效2011-2013年方山作业区共开展维护性作业351井次，其中隔采作业63井次。因封隔器失效导致重新隔采14井次，占隔采总井次的22.2%,造成井下作业费用24.97万元，工具费用3.54万元，共计28.51万元。表2-1方山作业区2011-2013年封隔器坐封失效统计表 2.2坐封无效2011-2013年方山作业区因坐封无效导致重新隔采13井次，占隔采总井次的20.6%,造成井下作业费用33.86万元，工具费用2.26万元，共计36.12万元。表2-2方山作业区2011-2013年封隔器坐封无效统计表 第三章常规封隔器应用效果分析通过现场应用情况看，井型、井深、油井生产年限均能够影响封隔器的坐封效果：3.1井型因素3.1.1Y111-114型封隔器表3-1Y111-114型封隔器隔采效果（按井型分）根据目前使用情况来看，Y111-114型封隔器在直井有效率较高，但应用井次较少，多次使用效果待观察。3.1.2Y211-114型封隔器 表3-2Y211-114型封隔器隔采效果（按井型分）根据目前使用情况来看，Y211-114型封隔器在直井有效率相对较高，效果仍不理想。综上，两种封隔器在直井中应用效果较好，在定向井中应用效果较差。3.2封隔器下深因素3.2.1Y111-114型封隔器表3-3Y111-114型封隔器隔采效果（按下深分）根据目前使用情况来看，Y111-114型封隔器在2200m以下有效率相对较高，但应用井次较少，多次使用效果待观察。3.2.2Y211-114型封隔器表3-4Y211-114型封隔器隔采效果（按下深分）根据目前使用情况来看，Y211-114型封隔器在2000m以上有效率相对较高，但应用井次较少，多次使用效果待观察。 综上，Y111-114封隔器下入越深有效率越高，Y211-114封隔器下入越浅有效率越高。3.3生产时间因素3.3.1Y111-114型封隔器表3-5Y111-114型封隔器隔采效果（按生产时间分）根据目前使用情况来看，Y111-114型封隔器在生产时间0-3年及5年以上井有效率相对较高。3.3.2Y211-114型封隔器表3-6Y211-114型封隔器隔采效果（按生产时间分）根据目前使用情况来看，Y211-114型封隔器多使用在生产时间为0-3年井，但应用效果仍不理想，有待观察。目前，方山作业区应用桥塞隔采8井次（其中，阜新驰宇石油机械有限公司生产的FXY445-114型桥塞应用7井次），隔采成功率100%。陕西明特石油技术有限公司生产的Y341-114GC-MTP-95/18℃型低压隔采封隔器应用2井次，均因泄油器故障不出液，还需改进。3.4应用过程中的突出问题及原因3.4.1 封隔器因自身设计、井筒、操作等因素造成坐封失效的现象较频繁，具体原因如下：a.随着井下工作时间的延长,封隔器密封件不断老化损坏,造成封隔器不密封；b.封隔器坐封时的中轴线与井筒的中轴线很难重合,导致封隔器坐封时容易因受力不均致使坐封后不密封或损坏封隔器胶皮；c.管柱抽汲蠕动的影响,导致卡瓦位置滑动,封隔器胶皮失效；d.油井长时间生产套管弯曲变形、腐蚀造成封隔器不密封；e.经多次作业坐封,套管易受到损伤,卡封使局部套管内径变大,形状不规则,当封隔器胶皮胀开后胶皮与套管之间存在间隙,不能有效地封堵油套环空。3.4.2封隔器在使用过程中易卡钻，原因如下：a.因管柱压力过大,扶正器、锥体、卡瓦、胶筒不易复位b.坐封拔距过大造成油管变形、胶筒失去弹性不能收复c.井筒状况复杂、套管结垢、套管内外腐蚀频繁发生并日益加剧,导致生产套管的强度降低、管体破损、套管变形，引起卡钻。3.4.3封隔器使用过程中其他锚定、支撑、伸缩组件的应用较少。第四章认识与结论4.1井型、井深、油井生产时间均对封隔器坐封有不同程度的影响，从应用效果来看：Y111-114型封隔器在生产时间低于3年，下深大于2200m的直井应用较好；Y211-114型封隔器在下深小于2000m的直井应用效果较好；4.2桥塞隔采成功率高，且不易失效，在隔下采上作业中，尽量使用桥塞；4.3封隔器坐封时容易因受力不均致使不密封，建议优化管柱的组配方式，在下完井管柱时，封隔器下部加油管扶正器或通井规；4.4经多次作业坐封,套管易受到损伤，不能有效地封堵油套环空，应避免在套管的同一个位置多次坐封； 4.5支点石油科技有限公司的Y111-114型封隔器坐封载荷在50-60KN,中寅石油机械有限公司的Y211-114型封隔器坐封载荷在60-80KN，尽量避免坐封载荷过大，扶正器、锥体、卡瓦、胶筒不易复位而卡钻。4.6加强操作人员培训，避免因操作失误导致的封隔器中途坐封、卡钻等现象。参考文献［1］钱玉东张海力王勇.封隔器封层失效原因分析[J].内江科技，2010年，2期：76-77.［2］王治国樊红旗尚水龙.封隔器卡钻原因分析[J].石油矿场机械，2007年，36卷（11期）：82-84.［3］黄传家陈虎李斌.提高封隔器找漏一次成功率的方法探讨[J].石油仪器，2006年，20卷（3期）：76-77.［4］张立新沈泽俊李益良.我国封隔器技术的发展与应用[J].石油机械，2007年，35卷（8期）：58-60.［5］陈健田播源刘玉文.压缩式封隔器胶筒失效因素分析及措施[J].科技资讯，2010年，31卷：80-82.