科爾沁油區(qū)封隔器解卡技術(shù)方法研究

科爾沁油區(qū)封隔器解卡技術(shù)方法探索單位：茨榆坨采油廠作業(yè)二大隊(duì)工種：井下作業(yè)等級(jí)：助理工程師姓名：羅信德引言科爾沁油區(qū)采用的封隔器主要為壓裂用的Y221-115封隔器、注水用的K344-114封隔器，封隔器遇卡出現(xiàn)的問(wèn)題主要反映在：封隔器水力錨卡瓦不回縮，封隔器膠皮破損、掉塊、不解封，封隔器外筒質(zhì)量不過(guò)關(guān)等。在此提出了大力提拉解卡、反洗井蹩壓解卡、懸吊解卡、簡(jiǎn)易震擊解卡等多項(xiàng)事故處理措施，并對(duì)每種措施進(jìn)行了分析總結(jié)，為今后處理該類卡鉆事故提供了參考。目錄

第一部分：Y221-115封隔器性能介紹第二部分：K344-114封隔器性能介紹第三部分：科爾沁油區(qū)封隔器遇卡原因分析

第四部分：科爾沁油區(qū)處理遇卡常規(guī)辦法

第五部分：封隔器解卡實(shí)例應(yīng)用

第六部分：結(jié)論第一部分：Y221-115封隔器性能介紹此類封隔器在科爾沁油區(qū)主要運(yùn)用于油井壓裂增產(chǎn)措施。Y221-115封隔器

2、用途：Y221-115封適用于51/2套管井的分層試油、采油。找水、堵水、壓裂、酸化、防砂。也可于Y111-114封隔器配套組成多級(jí)封隔管柱。

3、工作原理：封隔器在下井過(guò)程中換向機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)銷釘始終在短軌道上死點(diǎn)內(nèi)，當(dāng)封隔器下到設(shè)計(jì)位置后，上提座封所需高度，再連續(xù)進(jìn)行不間斷的正轉(zhuǎn)管柱，此時(shí)中心管也不停的旋轉(zhuǎn)。慢放管柱，轉(zhuǎn)動(dòng)銷釘就進(jìn)入長(zhǎng)軌道。然后停止轉(zhuǎn)動(dòng)油管，繼續(xù)下放管柱，在扶正塊與套管內(nèi)壁摩擦力的作用下，托住卡牙，椎體下移撐開(kāi)卡瓦，卡在套管壁上，并且在油管的重量作用下使膠筒軸向壓縮、徑向擴(kuò)張，從而封隔油套環(huán)空。解封時(shí)，上提油管，中心管上移，轉(zhuǎn)動(dòng)銷釘沿軌道斜壁移至短軌道下死點(diǎn)，膠筒和卡瓦牙收回，從而解封。

第二部分：K344-114封隔器性能介紹一.基本結(jié)構(gòu)

二.工作原理

在下井過(guò)程中，由于由于防溢剪釘孔，液體不能進(jìn)入膠筒與中心孔之間，從而防止膠筒中途坐封。完井注水時(shí)，液體通過(guò)過(guò)水孔將液柱壓力和井口壓力傳遞到防溢剪釘上，防溢剪釘在瓶頸處被拉斷，進(jìn)而防溢剪釘?shù)纳蠅︻^被移位到防溢剪釘孔的上方擴(kuò)孔內(nèi)，液體頂開(kāi)芯閥，經(jīng)過(guò)水通道進(jìn)入膠筒與中心管之間，使膠筒膨脹。油套平衡時(shí)，閥芯在膨脹彈簧的作用下坐封在閥座上，膠筒依然膨脹，達(dá)到分層注水目的。反洗井解封時(shí)，液體通過(guò)解封孔壓縮解封密封桿，使解封密封桿的密封頭滑出密封座之外，膠筒與中心管之間的液體經(jīng)過(guò)水孔回到中心管，膠筒收回，達(dá)到反洗井的目的。上提管柱時(shí)候，與套管的摩擦力使膠筒下行，解封銷釘剪斷，膠筒收回，封隔器解封，從而提出管柱。

（保證封隔器的入井質(zhì)量，也是提高下次作業(yè)解封成功率的關(guān)鍵）

三.封隔器入井操作程序

1.入井前的地面檢查

①.外觀檢查：觀察膠筒是否有劃痕和變形；封隔器鋼體是否有變形；絲扣是否有損傷；各連接部位是否緊密；是否有合格證等;

②.測(cè)繪其尺寸，繪出草圖。

2．封隔器坐封

①.封隔器下到設(shè)計(jì)坐封位置后，將油管掛坐于油管頭（大四通）內(nèi)；

②.開(kāi)泵正打壓，為使封隔器充分坐封，壓力從低至高依次打壓直至封隔器要求的最高坐封壓力并分別穩(wěn)定一定時(shí)間；

③.如是多級(jí)使用，穩(wěn)壓時(shí)間稍長(zhǎng)；

3．驗(yàn)封、試壓

根據(jù)不同的套管尺寸和井內(nèi)具體情況對(duì)封隔器驗(yàn)封，按封隔器試壓標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試壓。

4．上提管柱1-1.5m待膠筒收縮即解封。

第三部分

科爾沁油區(qū)封隔器遇卡原因分析封隔器遇卡的主要原因有：1、水力錨或封隔器卡瓦不回縮。2、封隔器膠皮破裂和膠皮不解封。3、套管腐蝕變形。4、砂卡和落物卡。1、水力錨或封隔器卡瓦不回縮。形成原因：水力錨和封隔器卡瓦靠彈簧控制，當(dāng)彈簧因在井筒時(shí)間長(zhǎng)久而斷掉或被砂卡使彈簧失效，卡瓦就會(huì)失去控制，無(wú)法回縮，張開(kāi)的卡瓦卡緊緊卡在套管壁上，造成封隔器卡阻。原因分析：第一、普通卡瓦封隔器對(duì)套管的損壞（定性分析）封隔器卡瓦在錨定后起到支撐封隔器、鎖定膠皮筒的作用。目前，許多用的普通卡瓦封隔器均采用粗牙分瓣式卡瓦，對(duì)套管的傷害非常大。瓣形卡瓦在套管內(nèi)工作的形式呈多邊形，若卡瓦坐封的套管環(huán)控水泥固井質(zhì)量不合格不過(guò)硬，則當(dāng)卡瓦超過(guò)套管的機(jī)械性能極限時(shí)，套管將被擠壓成多邊形，同時(shí)粗牙卡瓦對(duì)套管壁的傷害大，加速了套管的腐蝕變形。在如此高強(qiáng)度的卡瓦錨定應(yīng)力下，若卡瓦彈簧失效，單純靠上提拉力實(shí)現(xiàn)封隔器解卡顯然不現(xiàn)實(shí)。第二、普通卡瓦封隔器對(duì)套管的損壞（定量分析）如圖所示為Y221-115封隔器，為科爾沁油區(qū)常用壓裂封隔器結(jié)構(gòu)通過(guò)封隔器卡瓦套管應(yīng)力分析，計(jì)算上提拉力，進(jìn)一步驗(yàn)證了在卡瓦緊貼套管壁受力的情況下，實(shí)現(xiàn)封隔器的解卡代價(jià)太大，目前施工條件不具備。解決辦法：壓裂后，卡瓦不回縮，基本為彈簧因?yàn)樯岸露唐谑?，解卡的重點(diǎn)是恢復(fù)彈簧的伸縮強(qiáng)度。原則是以最簡(jiǎn)單最經(jīng)濟(jì)最實(shí)用的方法處理,限定在小修作業(yè)范圍，盡量避免倒扣,套洗,的大修程序。一、首先按油管70%的抗拉極限,強(qiáng)拔,適當(dāng)快放,也可以加上扭矩。不成功的話.懸吊6-12小時(shí),負(fù)荷70%抗拉極限進(jìn)行解卡。二、在保證安全的情況下可以嘗試大力拔斷，用彈力沖擊看是否可以解封。首先較緊井筒內(nèi)管柱螺紋，然后在井口接箍處擰一松扣的短節(jié)，大力上提拔脫短節(jié)，以瞬間的震擊，實(shí)現(xiàn)彈簧的周圍砂土的松動(dòng)，實(shí)現(xiàn)彈簧回縮，達(dá)到封隔器解卡目的。同樣。該方法適合封隔器砂卡解卡。三、當(dāng)反復(fù)解卡無(wú)效，才能考慮倒扣，根據(jù)卡點(diǎn)公式準(zhǔn)確計(jì)算卡點(diǎn)位置，倒出封隔器以上管柱，進(jìn)行下步,套洗,倒扣的大修程序。測(cè)卡點(diǎn)：第一步：上提管柱，使上提力比卡管柱的總懸重多10-20KN，記錄此時(shí)上提力P1，并在管柱上沿大四通上平面作記號(hào)L1；第二步：用比P1較大上提力，一般增大10-20KN，同樣記錄下P2和L2，兩次上提力的差就是上提拉力△P=P2-P1（單位：KN）；,兩次上提時(shí)在管柱上畫下的記號(hào)之間的距離就是管柱就是管柱的伸長(zhǎng)量：△L=L2-L1（單位：cm）第三步：代入卡點(diǎn)公式計(jì)算?，F(xiàn)場(chǎng)為提高準(zhǔn)確度，采用不同載荷實(shí)施三次，取△L、△P平均值方法計(jì)算。經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：F=K×△L/△P式中K值如下：

第四步：倒扣套銑解卡。倒出封隔器以上被卡管柱后，下入高效磨鞋，將被卡封隔器磨掉，然后下入套銑筒套銑被砂卡管柱，倒扣起出套銑油管。2、封隔器膠皮破裂和封隔器膠皮不解封形成原因：膠皮破裂后，在上提管柱時(shí)，落在封隔器和套管壁之間，造成封隔器卡。膠皮性能不好，不回縮，使管柱被卡。原因分析：在科爾沁油區(qū)，此類問(wèn)題基本發(fā)生在注水井換管柱施工過(guò)程。主要原因是封隔器膠筒在長(zhǎng)期受力撐開(kāi)狀態(tài)下發(fā)生變形和破碎。此外，封隔器膠筒質(zhì)量不過(guò)關(guān)，不同井況地層水腐蝕等原因，也會(huì)使封隔器膠筒破裂和破碎。解決辦法：第一、當(dāng)發(fā)現(xiàn)封隔器被卡時(shí)，首先應(yīng)開(kāi)泵循環(huán)，如無(wú)法循環(huán)，可用蹩壓方法，對(duì)封隔器膠皮施加外力，助推封隔器膠皮收縮解封。第二、當(dāng)開(kāi)泵循環(huán)和蹩壓無(wú)法解封時(shí)候，嘗試長(zhǎng)期懸吊解卡。當(dāng)封隔器膠皮膨脹、膠皮不回縮時(shí)，在井口給管柱一合適拉力，使膠皮卡點(diǎn)處受拉，利用膠皮受力后蠕變性能，而逐步解卡。在施工中應(yīng)時(shí)刻觀察指重表懸重變化，如旋重緩慢下降，說(shuō)明蠕變?cè)诶^續(xù)，應(yīng)繼續(xù)補(bǔ)充拉力，直至解卡。注意事項(xiàng)：當(dāng)發(fā)現(xiàn)封隔器膠皮卡時(shí)，切記盲目大負(fù)荷上提，防止將未收縮的膠筒拉翻。造成更大事故。3、套管腐蝕變形造成封隔器卡形成原因：一、在經(jīng)受地層流體的長(zhǎng)期浸泡及巖層擠壓作用下，套管通常會(huì)發(fā)生不同程度的變形或腐蝕，若封隔器正好坐封在套管受損段，卡瓦牙片極可能深嵌入套管壁中無(wú)法回位和膠皮不回縮，造成解封困難。二、封隔器入井后，套管受地層作用發(fā)生變形擠壓，導(dǎo)致縮徑或變形嚴(yán)重，使套管變形部位最小內(nèi)徑小于封隔器收縮后的直徑，致使封隔器在上提中發(fā)生卡阻現(xiàn)象。1、縮徑變形是套管斷面尺寸小于套管原始尺寸的變形。根據(jù)受力大小與方向不同，縮徑變形表現(xiàn)為局部或多處發(fā)生嚴(yán)重程度不一的形變。常見(jiàn)的縮徑變形為橢圓形變形，徑向凸凹變形，2、彎曲變形，是指套管的軸線發(fā)生偏移，油水井套管的某一段發(fā)生彎曲，彎曲變形套管往往局部伴隨橢圓變形或徑向變形。嚴(yán)重彎曲變形的套管，內(nèi)徑已完全不規(guī)則，整個(gè)套管呈現(xiàn)“S“形或者”狗腿“形，導(dǎo)致井徑無(wú)法恢復(fù)，油水井報(bào)廢。3、套管錯(cuò)斷是最嚴(yán)重的套管變形類型，即套管上、下斷口發(fā)生橫向位移，在水平方向錯(cuò)斷。這種形式的變形主要是套管受強(qiáng)大的剪切應(yīng)力造成的，容易發(fā)生套管錯(cuò)斷區(qū)域，尤其是在套管連接的絲扣處，這種損壞更容易發(fā)生。三、在高礦化度的水層，礦化度2.7-11×104mg/L，加速套管腐蝕速度，套管損壞類型以穿孔漏失破裂損失為主。特別在注水井，損壞的比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他區(qū)域。在注水井起封隔器時(shí)，套管破損造成封隔器上提時(shí)遇卡，通過(guò)提出的封隔器膠皮破損程度和剛體創(chuàng)傷可以觀察。因套管破損造成的封隔器損壞圖例套管破損使得封隔器剛體受到傷害套管破損時(shí)膠皮受到傷害套管破損實(shí)況圖4、砂卡和落物卡砂卡的原因分析：一、對(duì)于K344-114注水封隔器來(lái)說(shuō)，作業(yè)前放壓過(guò)程，井筒壓力下降致使地層砂流向井筒，沉積在封隔器與套管接觸段，造成封隔器砂卡。對(duì)于Y221-115封隔器來(lái)說(shuō)，一是壓裂后放噴中，地層壓裂砂隨著壓裂液反吐流入井筒，隨著壓裂液噴出井口的流向沉積在封隔器和套管接觸段，造成砂卡。二、因?yàn)楣に嚥煌晟?，壓裂過(guò)程中，縱向裂縫延伸造成穿層，封隔器上層地層同時(shí)壓破出砂造成封隔器砂埋。三、洗井不徹底，井筒洗井液有砂，停泵時(shí)候砂子回落沉積至封隔器部位引起的沉砂卡，使得封隔器無(wú)法順利解封。

落物卡原因分析：落物掉入油套環(huán)空的封隔器上部，也會(huì)造成封隔器被卡無(wú)法解封。第四部分

科爾沁油區(qū)小修作業(yè)常規(guī)處理遇卡辦法1、大力提拉解卡：當(dāng)井下封隔器遇卡時(shí)間不長(zhǎng)，或遇卡不很嚴(yán)重時(shí)，在井架、設(shè)備允許的負(fù)荷范圍內(nèi)，以及充分考慮管柱的抗拉強(qiáng)度下，大力提拉活動(dòng)解卡，此種方法對(duì)于輕度管柱遇卡比較有效。2、懸吊解卡：在設(shè)備和油管負(fù)荷范圍內(nèi)（一般為油管70%抗拉極限）懸吊6-12小時(shí)，觀察指重表拉力變化，確定懸吊解卡是否有效?？山鉀Q一般的封隔器膠皮不回縮造成的遇卡事故。此法與液壓配合解卡基本原理相同。3、活動(dòng)解卡。對(duì)管柱進(jìn)行大力提拉活動(dòng)或快速下放沖擊，使卡點(diǎn)脫開(kāi)，適用于砂橋卡、小落物卡、工具卡等。4、震擊解卡：沒(méi)有震擊器的前提下，可以嘗試大力拔斷，用彈力沖擊看是否可以解封。就是前文提到的大力上提拔脫短節(jié)，以瞬間的震擊，達(dá)到封隔器解卡目的。5、反洗井蹩壓法解卡：用泵車反洗井配合解卡，打通循環(huán)通道，沖洗沉積在封隔器附近的沉砂，實(shí)現(xiàn)解卡目的。針對(duì)壓裂井，如反洗井不通，可嘗試正洗井，依然不通，進(jìn)行反打壓配合解卡，實(shí)現(xiàn)封隔器膠皮的快速蠕動(dòng)回縮和封隔器卡瓦的松動(dòng)回縮，實(shí)現(xiàn)解卡目的。6、沖管解卡：采用小直徑?jīng)_管下入封隔器中心管或油管內(nèi)進(jìn)行沖洗，以解除砂堵。沖管直徑的選擇應(yīng)與下入的管徑有關(guān)，62mm管柱下入35-40mm沖管，50mm內(nèi)徑下入25mm沖管，還應(yīng)考慮沖管的自身強(qiáng)度。7、測(cè)卡點(diǎn)倒扣，下套銑筒倒扣的方式解卡，采取套銑、倒扣的方式實(shí)現(xiàn)解卡打撈。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：一、封隔器卡一般是多種原因綜合的結(jié)果，實(shí)現(xiàn)封隔器解卡首選判定是死卡還是活卡，選擇最為有利最實(shí)用的方式實(shí)現(xiàn)解卡。二、時(shí)刻記錄管柱伸縮量和指重表的變化狀況，以便掌握封隔器松動(dòng)狀況和解卡動(dòng)向，為采取下步措施提供依據(jù)。三、因解卡為大負(fù)荷提拉，隨時(shí)觀察井架、繃?yán)K、地錨、大繩和游動(dòng)滑車等設(shè)備負(fù)荷狀況，防止發(fā)生事故。四、每次解卡前較緊管柱螺紋，防止頻繁解卡造成螺紋松動(dòng)、管柱脫開(kāi)的發(fā)生，避免造成事故。五、盡量嘗試用多種方式解卡，爭(zhēng)取一次性成功，盡可能避免管柱脫開(kāi)解卡失敗，造成打撈事故。包14-4水井，采用大力提拉解卡、活動(dòng)解卡和長(zhǎng)期懸掛解卡的綜合解卡方式，有效處理封隔器遇卡事故。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如圖所示：井深：1155.0，人工井底：1146m，套管規(guī)范：139.7mm、內(nèi)徑:124.26mm油補(bǔ)距：4.33m套補(bǔ)距：4.65m，生產(chǎn)井段：1016.7-1109.9m，42.5m/21，該井放壓后油套管內(nèi)有溢流。第五部分

封隔器解卡實(shí)例應(yīng)用解卡方式：第一步：活動(dòng)解卡，上提最大懸重40t解開(kāi)，提管1根×9.67m，第2根提出5.5m時(shí)遇卡，初步判定套管變形?；顒?dòng)解卡，上提最大懸重40t未開(kāi)，。第二步：懸吊解卡，上提管柱38t，懸吊8小時(shí)未開(kāi)，有輕微懸重下降變化。負(fù)荷降至37.4t，初步判定變化量為管柱負(fù)荷疲勞。第三步：反打壓12Mpa，活動(dòng)解卡最大懸重40t未開(kāi)。第四步：晚上停工，次日活動(dòng)解卡35t開(kāi)，提出管柱發(fā)現(xiàn)封隔器膠皮壞，并發(fā)現(xiàn)偏心配水器本體有劃痕（5）下筆尖探砂面至1130.21有砂，砂厚15.79m；下通井規(guī)+刮管器通刮井至1078.72m處遇阻；下118mm鉛模打印遇阻位置為1078.72m，加壓3.1t打印，印痕描述為套管縮徑，鉛模最大縮徑為5mm，進(jìn)一步驗(yàn)證了解卡時(shí)的初步判斷。