科尔沁油区封隔器解卡技术方法研究

1、科尔沁油区封隔器解卡技术方法探索科尔沁油区封隔器解卡技术方法探索v 单位：茨榆坨采油厂作业二大队单位：茨榆坨采油厂作业二大队v 工种：井下作业工种：井下作业v 等级：助理工程师等级：助理工程师v 姓名：罗信德姓名：罗信德引言v 科尔沁油区采用的封隔器主要为压裂用的Y221-115封隔器、注水用的K344-114封隔器，封隔器遇卡出现的问题主要反映在：封隔器水力锚卡瓦不回缩，封隔器胶皮破损、掉块、不解封，封隔器外筒质量不过关等。在此提出了大力提拉解卡、反洗井蹩压解卡、悬吊解卡、简易震击解卡等多项事故处理措施，并对每种措施进行了分析总结，为今后处理该类卡钻事故提供了参考。目录v 第一部分：第一部分

2、：Y221-115封隔器性能介绍v 第二部分：第二部分：K344-114封隔器性能介绍v 第三部分：第三部分：科尔沁油区封隔器遇卡原因分析v 第四部分：第四部分：科尔沁油区处理遇卡常规办法v 第五部分：第五部分：封隔器解卡实例应用v 第六部分：第六部分：结论第一部分：第一部分：Y221-115封隔器性能介绍v此类封隔器在科尔沁油区主要运用于油井压裂增产措施。vY221-115封隔器 v2、用途：Y221-115封适用于51/2套管井的分层试油、采油。找水、堵水、压裂、酸化、防砂。也可于Y111-114封隔器配套组成多级封隔管柱。 3、工作原理：封隔器在下井过程中换向机构的转动销钉始终在短轨道上

3、死点内，当封隔器下到设计位置后，上提座封所需高度，再连续进行不间断的正转管柱，此时中心管也不停的旋转。v慢放管柱，转动销钉就进入长轨道。然后停止转动油管，继续下放管柱，在扶正块与套管内壁摩擦力的作用下，托住卡牙，椎体下移撑开卡瓦，卡在套管壁上，并且在油管的重量作用下使胶筒轴向压缩、径向扩张，从而封隔油套环空。v解封时，上提油管，中心管上移，转动销钉沿轨道斜壁移至短轨道下死点，胶筒和卡瓦牙收回，从而解封。 第二部分：第二部分：K344-114封隔器性能介绍v一一.基本结构基本结构v v 二二.工作原理工作原理v v 在下井过程中，由于由于防溢剪钉孔，液体不能进入胶筒与中心孔之在下井过程中，由于由

4、于防溢剪钉孔，液体不能进入胶筒与中心孔之间，从而防止胶筒中途坐封。间，从而防止胶筒中途坐封。v 完井注水时，液体通过过水孔将液柱压力和井口压力传递到防溢剪钉完井注水时，液体通过过水孔将液柱压力和井口压力传递到防溢剪钉上，防溢剪钉在瓶颈处被拉断，进而防溢剪钉的上墙头被移位到防溢剪上，防溢剪钉在瓶颈处被拉断，进而防溢剪钉的上墙头被移位到防溢剪钉孔的上方扩孔内，液体顶开芯阀，经过水通道进入胶筒与中心管之间，钉孔的上方扩孔内，液体顶开芯阀，经过水通道进入胶筒与中心管之间，使胶筒膨胀。使胶筒膨胀。v 油套平衡时，阀芯在膨胀弹簧的作用下坐封在阀座上，胶筒依然膨胀，油套平衡时，阀芯在膨胀弹簧的作用下坐封在阀

5、座上，胶筒依然膨胀，达到分层注水目的。达到分层注水目的。v 反洗井解封时，液体通过解封孔压缩解封密封杆，使解封密封杆的密反洗井解封时，液体通过解封孔压缩解封密封杆，使解封密封杆的密封头滑出密封座之外，胶筒与中心管之间的液体经过水孔回到中心管，封头滑出密封座之外，胶筒与中心管之间的液体经过水孔回到中心管，胶筒收回，达到反洗井的目的。胶筒收回，达到反洗井的目的。 上提管柱时候，与套管的摩擦力使胶筒下行，解封销钉剪断，上提管柱时候，与套管的摩擦力使胶筒下行，解封销钉剪断，胶筒收回，封隔器解封，从而提出管柱。胶筒收回，封隔器解封，从而提出管柱。v（保证封隔器的入井质量，也是提高下次作业解封成功率的关键

6、）（保证封隔器的入井质量，也是提高下次作业解封成功率的关键）v三三. 封隔器入井操作程序封隔器入井操作程序 1.入井前的地面检查入井前的地面检查 v .外观检查：观察胶筒是否有划痕和变形；封隔器钢体是否有变形；丝扣外观检查：观察胶筒是否有划痕和变形；封隔器钢体是否有变形；丝扣是否有损伤；各连接部位是否紧密；是否有合格证等是否有损伤；各连接部位是否紧密；是否有合格证等; v .测绘其尺寸，绘出草图。测绘其尺寸，绘出草图。 2封隔器坐封封隔器坐封v .封隔器下到设计坐封位置后，将油管挂坐于油管头（大四通）内；封隔器下到设计坐封位置后，将油管挂坐于油管头（大四通）内； v .开泵正打压，为使封隔器充

7、分坐封，压力从低至高依次打压直至封隔器开泵正打压，为使封隔器充分坐封，压力从低至高依次打压直至封隔器要求的最高坐封压力并分别稳定一定时间；要求的最高坐封压力并分别稳定一定时间；v .如是多级使用，稳压时间稍长；如是多级使用，稳压时间稍长； 3验封、试压验封、试压v 根据不同的套管尺寸和井内具体情况对封隔器验封，按封隔器试压标准进根据不同的套管尺寸和井内具体情况对封隔器验封，按封隔器试压标准进行试压。行试压。 4上提管柱上提管柱1-1.5m待胶筒收缩即解封。待胶筒收缩即解封。 v v 第三部分第三部分科尔沁油区封隔器遇卡原因分析科尔沁油区封隔器遇卡原因分析封隔器遇卡的主要原因有：v1、水力锚或封

8、隔器卡瓦不回缩。 v2、封隔器胶皮破裂和胶皮不解封。 v3、套管腐蚀变形。 v4、砂卡和落物卡。1、水力锚或封隔器卡瓦不回缩。v形成原因：形成原因：水力锚和封隔器卡瓦靠弹簧控制，当弹簧因在井筒时间长久而断掉或被砂卡使弹簧失效，卡瓦就会失去控制，无法回缩，张开的卡瓦卡紧紧卡在套管壁上，造成封隔器卡阻。v原因分析原因分析：v第一、普通卡瓦封隔器对套管的损坏（定性分析）第一、普通卡瓦封隔器对套管的损坏（定性分析）v 封隔器卡瓦在锚定后起到支撑封隔器、锁定胶皮筒的作用。目前，许多用的普通卡瓦封隔器均采用粗牙分瓣式卡瓦，对套管的伤害非常大。瓣形卡瓦在套管内工作的形式呈多边形，若卡瓦坐封的套管环控水泥固井

9、质量不合格不过硬，则当卡瓦超过套管的机械性能极限时，套管将被挤压成多边形，同时粗牙卡瓦对套管壁的伤害大，加速了套管的腐蚀变形。在如此高强度的卡瓦锚定应力下，若卡瓦弹簧失效，单纯靠上提拉力实现封隔器解卡显然不现实。v第二、普通卡瓦封隔器对套管的损坏（定量第二、普通卡瓦封隔器对套管的损坏（定量分析）分析）v如图所示为Y221-115封隔器，为科尔沁油区常用压裂封隔器结构 v通过封隔器卡瓦套管应力分析，计算上提拉力，进一步验证了在卡瓦紧贴套管壁受力的情况下，实现封隔器的解卡代价太大，目前施工条件不具备。v解决办法：v 压裂后，卡瓦不回缩，基本为弹簧因为砂堵短期失效，解卡的重点是恢复弹簧的伸缩强度。原

10、则是以最简单最经济最实用的方法处理,限定在小修作业范围，尽量避免倒扣,套洗,的大修程序。v一、首先按油管70%的抗拉极限,强拔,适当快放,也可以加上扭矩。不成功的话.悬吊6-12小时,负荷70%抗拉极限进行解卡。v二、在保证安全的情况下可以尝试大力拔断，用弹力冲击看是否可以解封。首先较紧井筒内管柱螺纹，然后在井口接箍处拧一松扣的短节，大力上提拔脱短节，以瞬间的震击，实现弹簧的周围砂土的松动，实现弹簧回缩，达到封隔器解卡目的。同样。该方法适合封隔器砂卡解卡。 v三、当反复解卡无效，才能考虑倒扣，根据卡点公式准确计算卡点位置，倒出封隔器以上管柱，进行下步,套洗,倒扣的大修程序。v测卡点：测卡点：v

11、 第一步：上提管柱，使上提力比卡管柱的总悬重多10-20KN，v记录此时上提力P1，并在管柱上沿大四通上平面作记号L1；v 第二步：用比P1较大上提力，一般增大10-20KN，同样记录下vP2和L2，两次上提力的差就是上提拉力P=P2-P1（单位：KN）；,两次上提时在管柱上画下的记号之间的距离就是管柱就是管柱的伸长量：L=L2-L1（单位：cm）v 第三步：代入卡点公式计算。现场为提高准确度，采用不同载荷实施三次，取 L、P平均值方法计算。经验公式计算：F=K L/Pv式中K值如下：v 第四步：倒扣套铣解卡。倒出封隔器以上被卡管柱后，下入高效磨 鞋，将被卡封隔器磨掉，然后下入套铣筒套铣被砂卡

12、管柱，倒扣起出套铣油管。2、封隔器胶皮破裂和封隔器胶皮不解封v形成原因：形成原因：v胶皮破裂后，在上提管柱时，落在封隔器和套管壁之间，造成封隔器卡。v胶皮性能不好，不回缩，使管柱被卡。v原因分析：原因分析：v在科尔沁油区，此类问题基本发生在注水井换管柱施工过程。主要原因是封隔器胶筒在长期受力撑开状态下发生变形和破碎。此外，封隔器胶筒质量不过关，不同井况地层水腐蚀等原因，也会使封隔器胶筒破裂和破碎。v解决办法：解决办法：v第一、当发现封隔器被卡时，首先应开泵循环，如无法循环，可用蹩压方法，对封隔器胶皮施加外力，助推封隔器胶皮收缩解封。v第二、当开泵循环和蹩压无法解封时候，尝试长期悬吊解卡。v当封

13、隔器胶皮膨胀、胶皮不回缩时，在井口给管柱一合适拉力，使胶皮卡点处受拉，利用胶皮受力后蠕变性能，而逐步解卡。在施工中应时刻观察指重表悬重变化，如旋重缓慢下降，说明蠕变在继续，应继续补充拉力，直至解卡。注意事项：当发现封隔器胶皮卡时，切记盲目大负荷上提，防止将未收缩的胶筒拉翻。造成更大事故。3、套管腐蚀变形造成封隔器卡v形成原因：v一、在经受地层流体的长期浸泡及岩层挤压作用下，套管通常会发生不同程度的变形或腐蚀，若封隔器正好坐封在套管受损段，卡瓦牙片极可能深嵌入套管壁中无法回位和胶皮不回缩，造成解封困难。v二、封隔器入井后，套管受地层作用发生变形挤压，导致缩径或变形严重，使套管变形部位最小内径小于

14、封隔器收缩后的直径，致使封隔器在上提中发生卡阻现象。v1、缩径变形是套管断面尺寸小于套管原始尺寸的变形。根据受力大小与方向不同，缩径变形表现为局部或多处发生严重程度不一的形变。常见的缩径变形为椭圆形变形，径向凸凹变形，2、弯曲变形，是指套管的轴线发生偏移，油水井套管的某一段发生弯曲，弯曲变形套管往往局部伴随椭圆变形或径向变形。严重弯曲变形的套管，内径已完全不规则，整个套管呈现“S“形或者”狗腿“形，导致井径无法恢复，油水井报废。3、套管错断是最严重的套管变形类型，即套管上、下断口发生横向位移，在水平方向错断。这种形式的变形主要是套管受强大的剪切应力造成的，容易发生套管错断区域，尤其是在套管连接

15、的丝扣处，这种损坏更容易发生。v三、在高矿化度的水层，矿化度2.7-11104mg/L，加速套管腐蚀速度，套管损坏类型以穿孔漏失破裂损失为主。特别在注水井，损坏的比例远远高于其他区域。在注水井起封隔器时，套管破损造成封隔器上提时遇卡，通过提出的封隔器胶皮破损程度和刚体创伤可以观察。因套管破损造成的封隔器损坏图例套管破损使得封隔器刚体受到伤害套管破损时胶皮受到伤害套管破损实况图4、砂卡和落物卡v砂卡的原因分析：砂卡的原因分析：v一、对于K344-114注水封隔器来说，作业前放压过程，井筒压力下降致使地层砂流向井筒，沉积在封隔器与套管接触段，造成封隔器砂卡。v对于Y221-115封隔器来说，一是压

16、裂后放喷中，地层压裂砂随着压裂液反吐流入井筒，随着压裂液喷出井口的流向沉积在封隔器和套管接触段，造成砂卡。v二、因为工艺不完善，压裂过程中，纵向裂缝延伸造成穿层，封隔器上层地层同时压破出砂造成封隔器砂埋。v三、洗井不彻底，井筒洗井液有砂，停泵时候砂子回落沉积至封隔器部位引起的沉砂卡，使得封隔器无法顺利解封。v落物卡原因分析：落物卡原因分析：v落物掉入油套环空的封隔器上部，也会造成封隔器被卡无法解封。第四部分科尔沁油区小修作业常规处理遇卡办法v1、大力提拉解卡：当井下封隔器遇卡时间不长，或遇卡不很严重时，在井架、设备允许的负荷范围内，以及充分考虑管柱的抗拉强度下，大力提拉活动解卡，此种方法对于轻

17、度管柱遇卡比较有效。v2、悬吊解卡：在设备和油管负荷范围内（一般为油管70%抗拉极限）悬吊6-12小时，观察指重表拉力变化，确定悬吊解卡是否有效。可解决一般的封隔器胶皮不回缩造成的遇卡事故。此法与液压配合解卡基本原理相同。v3、活动解卡。对管柱进行大力提拉活动或快速下放冲击，使卡点脱开，适用于砂桥卡、小落物卡、工具卡等。v4、震击解卡：没有震击器的前提下，可以尝试大力拔断，用弹力冲击看是否可以解封。就是前文提到的大力上提拔脱短节，以瞬间的震击，达到封隔器解卡目的。 v5、反洗井蹩压法解卡：用泵车反洗井配合解卡，打通循环通道，冲洗沉积在封隔器附近的沉砂，实现解卡目的。针对压裂井，如反洗井不通，可

18、尝试正洗井，依然不通，进行反打压配合解卡，实现封隔器胶皮的快速蠕动回缩和封隔器卡瓦的松动回缩，实现解卡目的。v6、冲管解卡：采用小直径冲管下入封隔器中心管或油管内进行冲洗，以解除砂堵。冲管直径的选择应与下入的管径有关，62mm管柱下入35-40mm冲管，50mm内径下入25mm冲管，还应考虑冲管的自身强度。v7、测卡点倒扣，下套铣筒倒扣的方式解卡，采取套铣、倒扣的方式实现解卡打捞。实践经验总结：实践经验总结：v一、封隔器卡一般是多种原因综合的结果，实现封隔器解卡首选判定是死卡还是活卡，选择最为有利最实用的方式实现解卡。v二、时刻记录管柱伸缩量和指重表的变化状况，以便掌握封隔器松动状况和解卡动向

19、，为采取下步措施提供依据。v三、因解卡为大负荷提拉，随时观察井架、绷绳、地锚、大绳和游动滑车等设备负荷状况，防止发生事故。v四、每次解卡前较紧管柱螺纹，防止频繁解卡造成螺纹松动、管柱脱开的发生，避免造成事故。v五、尽量尝试用多种方式解卡，争取一次性成功，尽可能避免管柱脱开解卡失败，造成打捞事故。v包14-4水井，采用大力提拉解卡、活动解卡和长期悬挂解卡的综合解卡方式，有效处理封隔器遇卡事故。v基础数据如图所示：v井深：1155.0，人工井底：1146m，v套管规范：139.7mm、内径:124.26mmv油补距：4.33m 套补距：4.65m，v生产井段：1016.7-1109.9m，42.5

20、m/21，v该井放压后油套管内有溢流。第五部分封隔器解卡实例应用解卡方式：v第一步：活动解卡，上提最大悬重40t解开，提管1根9.67m，第2根提出5.5m时遇卡，初步判定套管变形。活动解卡，上提最大悬重40t未开，。v第二步：悬吊解卡，上提管柱38t，悬吊8小时未开，有轻微悬重下降变化。负荷降至37.4t，初步判定变化量为管柱负荷疲劳。v第三步：反打压12Mpa，活动解卡最大悬重40t未开。v第四步：晚上停工，次日活动解卡35t开，提出管柱发现封隔器胶皮坏，并发现偏心配水器本体有划痕v（5）下笔尖探砂面至1130.21有砂，砂厚15.79m；下通井规+刮管器通刮井至1078.72m处遇阻；下118mm铅模打印遇阻位置为1078.72