大斜度井高压卡封工艺的研究及应用

大斜度井高压卡封工艺的研究及应用 文南油田进行注水开发多年，注水工艺发展日益完善，逐步形成了以 列封隔器高压分注管柱为主的具有文南油田特色的分注工艺技术。随着油田开发需要，多靶定向井以及开窗侧钻井等大斜度井增多，对实现深井高压分注措施带来了很大困难，为提高大斜度井高压分注成功率， 2007 年我们对以往大斜度井高压分注工艺的经验进行总结，结合现场实际，对影响大斜度井卡封成功和有效期的不利因素进行分析研究，重新设计了针对大斜度井卡封的 隔器高压分注管柱，并对该工艺管柱的施工工艺进行改进，现场应用 后，施工一次成功率 100，有效解决了大斜度井卡封问题，大大延长管柱有效期，目前已能较好满足文南油田注水开发需求。 一、大斜度分注工艺发展状况 在文南油田，曾经对大斜度井采用 隔器分注管柱和 隔器分注管柱进行卡封分注试验，由于 隔器分注管柱锚定差，耐压差较低，不适用于高压分注，更不适应于大斜度井高压分注，逐步被淘汰； 隔器分注管柱由于施工成功率较低，在大斜度井上应用后有效期较短，多年来在工艺技术上没有太大进展，影响了所在区块的整体注水开发效果。 二、大斜度井高压分注工艺的理论 研究 （一）、针对以往大斜度井高压分注不利原因进行分析，总结出以下三个重要原因： 1、由于长时间注水开发，地层注水压力升高，井况日益恶化，给实现卡封分注措施和保证较长有效期带来困难。 2、由于井斜大，管柱不居中，使封隔器摩擦换向装置受力不均，导致封隔器换向机构换向不灵活或无法换向，封隔器坐封困难，就算封隔器能够坐封，胶筒受力压缩不均匀，导致注水后短期失效。 3、由于井斜大，封隔器坐封时地面所显示坐封加压载荷力不能完全传递到井下封隔器，一部分分解为水平分力，一部分克服管柱与套管壁之间的摩擦阻力，实际传递到井下 封隔器的垂直分力无法保证封隔器胶筒充分压缩，导致注水后短期失效。 （二）、针对不利因素，通过研究采取相应措施。 1、针对结垢或者钻塞井段卡封井，我们选用合适套管刮削器处理井筒，然后对整个井筒进行酸浸，洗井合格，确保井壁干净。 2、为保证封隔器胶筒均匀规则压缩和封隔器换向灵活，我们在封隔器上下各配套了一个油管扶正器，使封隔器居中。 3、为保证封隔器胶筒充分压缩，我们充分考虑井斜所造成的重力损失和管柱与套管壁之间的摩擦阻力的存在，根据井斜角度计算附加载荷，在地面适当提高封隔器坐封力。 三、大斜度井高压分注工艺管 柱的原理及施工工艺 （一）、大斜度井高压分注工艺管柱的结构及原理 1、大斜度井高压分注工艺管柱的结构 大斜度井高压分注工艺管柱的结构主要由 压注水封隔器、验管器、油管扶正器及喇叭口组成（详见尾页大斜度井高压分注工艺管柱图）。 2、大斜度井高压分注工艺管柱的工作原理 该管柱优选了性能可靠的 压注水封隔器，该封隔器单向卡瓦支撑，上提正转管柱后下放加压 1012 吨压缩胶筒座封，封隔器上部有硬质合金水力锚固定，从而避免了由于管柱蠕动造成封隔器失效，上提管柱即可解封。 为保证封隔器封隔器换向灵活和胶筒 均匀规则压缩，我们在封隔器上下各配套了一个油管扶正器，使封隔器居中。 为保证封隔器胶筒充分压缩，我们充分考虑井斜所造成的重力损失和管柱与套管壁之间的摩擦阻力的存在，通过计算在地面适当提高封隔器坐封力。 （二）、 压注水封隔器结构及工作原理 1、 压注水封隔器结构 压注水封隔器主要有扶正块、外中心管、内中心管、支撑卡瓦总成、胶筒总成、水力锚总成等组成，如下图： 三 一二1、扶正块 2、外中心管 3、内中心管 4、支撑卡瓦总 成 5、胶筒总成 6、洗井滑套 7、水力锚总成 8、上接头 2、 压注水封隔器主要技术指标 总长： m)； 最大外径： 110/ 114 ( 最小内径： 45/ 47.5( 接头扣型： 2 7/8 耐温： 130 150； 耐压差： 50 下深： 2000 4200m。 3、 压注水封隔器工作原理 该封隔器是用单向卡瓦支撑 封隔器，将封隔器下至合适深度后，确认井下悬重正常后，上提管柱至卡点位置；正向旋转管柱；下放管柱，加压座封。 上提油管，封隔器解封即可起出管柱。 （三）、油管扶正器的结构及主要技术指标 1、油管扶正器的结构 油管扶正器由尼龙材料作成的扶正块与扶正器本体组成，它们之间采用活动连接，解决了扶正块对套管的磨损问题，同时扶正块外壁设计有导流槽，方便套管内液体的流动，减少压力作用。具有结构简单，使用方便， 扶正效果好，使用寿命长。 2、油管扶正器的主要技术指标 接头扣型 ： 27/8大外径： 11410（四）、大斜度井高压分注工艺管柱的施工工艺 1、坐封步骤： （ 1）封隔器下至设计位置后，按要求反正洗井至进出口水质一致； （ 2）上提、下放管柱，确认井下管柱正常悬重值和管柱与套管壁的摩擦阻力值； （ 3）根据卡封位置井斜角的大小和管柱与套管壁的摩擦阻力大小，确定地面加压吨位，并应用公式计算管柱上提高度； （ 4）上提管柱，正向旋转管柱； （ 5）下放管柱，加压座封，观察悬重变化，记录加压载荷，坐好悬挂器； 2、验封： 正打压验封， 验封压力 尽量接近于地质预计注水最高压力值，观察套管溢流量变化，验证分注管柱是否密封。并适当 延长试注时间， 确保不出现因油管漏失和封隔器导致管柱异常失效，避免了可能出现的短期注水失效问题， 提高了斜井卡封分注成功率。 3、解封步骤 （ 1）上提油管解封； （ 2）继续上提管柱，解封起钻。 4、座封过程参数的计算及选择： （ 1）大斜度井坐封力 F的确定 F：大斜度井（地面）坐封力，单位：吨； F：指封隔器座封力（吨 ），对于 管推荐 1012 吨，单位：吨； ：卡封位置井斜角的大小，单位：度； f：卡封管柱与套管壁的摩擦阻力值，在坐封前上提、下放管柱时由指重表读数确定，单位：吨； f上提管柱时的悬重 下放管柱时的悬重 （ 2）、封隔器坐封管柱上提高度 S 的确定： S= F L K 式中： S：指管柱对封隔器加压过程中，管柱悬挂器下放就位下行的距离，单位：米； F：大斜度井地面坐封力，单位：吨； L：指封隔器以上管柱长度，单位：米； K：管柱弹性伸长系数： 2 1/2油管： 10 /吨； 3油管： 10 /吨。 如某井封隔器下入深度 3000 米： 若下井管柱全部为 21/2油管则： S= 1030000 若下井油管全部为 3油管则 S=1030000 （ 3）正向旋转管柱圈数的确定： 工具理论上仅需正转 1/4 圈就可完成卡瓦机构的换向，但考虑到井斜、管柱丝扣不紧等因素，推荐 73油管，每千米转 3 圈， 89油管每千米转 2 圈。 5、注意事项 （ 1）该封隔器为上提正转下放座封，在下卡封管柱 过程中必须打好背钳，以防中途座封。 （ 2）在坐封时，因井斜较大，正向旋转管柱时管柱自身的反向扭矩较大，正向旋转管柱完毕时释放液压钳正向扭矩速度不能过快，要缓慢释放，避免管柱借助自身反向扭矩的惯性退扣以及伤人。 F = + f F 3）在坐封正向旋转管柱时，因井斜较大，井口液压钳的正向扭矩无法传递到井下封隔器或传递过程正向扭矩损失较大，导致封隔器无法换向或换向困难。此时可采取保持正向旋转管柱的扭矩不释放，一边正向旋转管柱管柱，一边缓慢下放管柱，使封隔器换向坐封。 四、现场应用情况及效果、经济效益分析 1、典型井例 钻塞打塞卡封转注：地质要求钻塞处理至原人工井底 3368m，打塞于 29453 中 8段 25m/11n；卡封于 2895m 卡封封堵上段 4 2，井段 n；注中段 8，井段 n。 该井 2007 年 10 月 11 日上修，下 112刀钻头 +钻杆钻塞 2885进尺，下114磨器钻杆磨铣 H=进尺，变更打电桥 2938m（井斜 功， 2007 年 11 月 4 日下 隔器 斜 完井。 2007 年 11 月 9 日洗井合格上修坐封，上提下放管柱观察管柱正常悬重，在上提管柱与下放管柱时管柱悬重相差 ，由此得出管柱与套管壁摩擦阻力为 ；根据卡封位置井斜数据计算地面施加坐封力为 ，坐封上提管柱高度为 2m。 具体计算过程如下： 管柱与套管壁摩擦阻力 f 如果要在井下封隔器上施加坐封力 F 为 10 吨，则需在地面施加坐封力 F为： 10 2 则 坐封需上提高度 L 为 L 10 提 转管柱 12 圈，保持正旋扭矩下放管柱，坐封成功，地面施加坐封力 打压 32管无溢流（井筒液满），验封合格。目前该井注水正常。 2、现场应用情况及效果、经济效益分析 （ 1）应用情况及效果 2007 年 7 月至今共设计实施大斜度井高压分注 21口，平均井斜 最大井斜 = + f F +0 （文 33），施工一次成功率 100，且目前均继续有效。对应油井有 8 口井见效，见效累计增油 1260 吨 。 （ 2）、经济效益分析 单井投