大斜度井高壓卡封工藝的研究及應(yīng)用 文南油田進(jìn)行注水開發(fā)多年，注水工藝發(fā)展日益完善，逐步形成了以 列封隔器高壓分注管柱為主的具有文南油田特色的分注工藝技術(shù)。隨著油田開發(fā)需要，多靶定向井以及開窗側(cè)鉆井等大斜度井增多，對(duì)實(shí)現(xiàn)深井高壓分注措施帶來了很大困難，為提高大斜度井高壓分注成功率， 2007 年我們對(duì)以往大斜度井高壓分注工藝的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，對(duì)影響大斜度井卡封成功和有效期的不利因素進(jìn)行分析研究，重新設(shè)計(jì)了針對(duì)大斜度井卡封的 隔器高壓分注管柱，并對(duì)該工藝管柱的施工工藝進(jìn)行改進(jìn)，現(xiàn)場應(yīng)用 后，施工一次成功率 100，有效解決了大斜度井卡封問題，大大延長管柱有效期，目前已能較好滿足文南油田注水開發(fā)需求。 一、大斜度分注工藝發(fā)展?fàn)顩r 在文南油田，曾經(jīng)對(duì)大斜度井采用 隔器分注管柱和 隔器分注管柱進(jìn)行卡封分注試驗(yàn)，由于 隔器分注管柱錨定差，耐壓差較低，不適用于高壓分注，更不適應(yīng)于大斜度井高壓分注，逐步被淘汰； 隔器分注管柱由于施工成功率較低，在大斜度井上應(yīng)用后有效期較短，多年來在工藝技術(shù)上沒有太大進(jìn)展，影響了所在區(qū)塊的整體注水開發(fā)效果。 二、大斜度井高壓分注工藝的理論 研究 （一）、針對(duì)以往大斜度井高壓分注不利原因進(jìn)行分析，總結(jié)出以下三個(gè)重要原因： 1、由于長時(shí)間注水開發(fā)，地層注水壓力升高，井況日益惡化，給實(shí)現(xiàn)卡封分注措施和保證較長有效期帶來困難。 2、由于井斜大，管柱不居中，使封隔器摩擦換向裝置受力不均，導(dǎo)致封隔器換向機(jī)構(gòu)換向不靈活或無法換向，封隔器坐封困難，就算封隔器能夠坐封，膠筒受力壓縮不均勻，導(dǎo)致注水后短期失效。 3、由于井斜大，封隔器坐封時(shí)地面所顯示坐封加壓載荷力不能完全傳遞到井下封隔器，一部分分解為水平分力，一部分克服管柱與套管壁之間的摩擦阻力，實(shí)際傳遞到井下 封隔器的垂直分力無法保證封隔器膠筒充分壓縮，導(dǎo)致注水后短期失效。 （二）、針對(duì)不利因素，通過研究采取相應(yīng)措施。 1、針對(duì)結(jié)垢或者鉆塞井段卡封井，我們選用合適套管刮削器處理井筒，然后對(duì)整個(gè)井筒進(jìn)行酸浸，洗井合格，確保井壁干凈。 2、為保證封隔器膠筒均勻規(guī)則壓縮和封隔器換向靈活，我們在封隔器上下各配套了一個(gè)油管扶正器，使封隔器居中。 3、為保證封隔器膠筒充分壓縮，我們充分考慮井斜所造成的重力損失和管柱與套管壁之間的摩擦阻力的存在，根據(jù)井斜角度計(jì)算附加載荷，在地面適當(dāng)提高封隔器坐封力。 三、大斜度井高壓分注工藝管 柱的原理及施工工藝 （一）、大斜度井高壓分注工藝管柱的結(jié)構(gòu)及原理 1、大斜度井高壓分注工藝管柱的結(jié)構(gòu) 大斜度井高壓分注工藝管柱的結(jié)構(gòu)主要由 壓注水封隔器、驗(yàn)管器、油管扶正器及喇叭口組成（詳見尾頁大斜度井高壓分注工藝管柱圖）。 2、大斜度井高壓分注工藝管柱的工作原理 該管柱優(yōu)選了性能可靠的 壓注水封隔器，該封隔器單向卡瓦支撐，上提正轉(zhuǎn)管柱后下放加壓 1012 噸壓縮膠筒座封，封隔器上部有硬質(zhì)合金水力錨固定，從而避免了由于管柱蠕動(dòng)造成封隔器失效，上提管柱即可解封。 為保證封隔器封隔器換向靈活和膠筒 均勻規(guī)則壓縮，我們在封隔器上下各配套了一個(gè)油管扶正器，使封隔器居中。 為保證封隔器膠筒充分壓縮，我們充分考慮井斜所造成的重力損失和管柱與套管壁之間的摩擦阻力的存在，通過計(jì)算在地面適當(dāng)提高封隔器坐封力。 （二）、 壓注水封隔器結(jié)構(gòu)及工作原理 1、 壓注水封隔器結(jié)構(gòu) 壓注水封隔器主要有扶正塊、外中心管、內(nèi)中心管、支撐卡瓦總成、膠筒總成、水力錨總成等組成，如下圖： 三 一二1、扶正塊 2、外中心管 3、內(nèi)中心管 4、支撐卡瓦總 成 5、膠筒總成 6、洗井滑套 7、水力錨總成 8、上接頭 2、 壓注水封隔器主要技術(shù)指標(biāo) 總長： m)； 最大外徑： 110/ 114 ( 最小內(nèi)徑： 45/ 47.5( 接頭扣型： 2 7/8 耐溫： 130 150； 耐壓差： 50 下深： 2000 4200m。 3、 壓注水封隔器工作原理 該封隔器是用單向卡瓦支撐 封隔器，將封隔器下至合適深度后，確認(rèn)井下懸重正常后，上提管柱至卡點(diǎn)位置；正向旋轉(zhuǎn)管柱；下放管柱，加壓座封。 上提油管，封隔器解封即可起出管柱。 （三）、油管扶正器的結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)指標(biāo) 1、油管扶正器的結(jié)構(gòu) 油管扶正器由尼龍材料作成的扶正塊與扶正器本體組成，它們之間采用活動(dòng)連接，解決了扶正塊對(duì)套管的磨損問題，同時(shí)扶正塊外壁設(shè)計(jì)有導(dǎo)流槽，方便套管內(nèi)液體的流動(dòng)，減少壓力作用。具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便， 扶正效果好，使用壽命長。 2、油管扶正器的主要技術(shù)指標(biāo) 接頭扣型 ： 27/8大外徑： 11410（四）、大斜度井高壓分注工藝管柱的施工工藝 1、坐封步驟： （ 1）封隔器下至設(shè)計(jì)位置后，按要求反正洗井至進(jìn)出口水質(zhì)一致； （ 2）上提、下放管柱，確認(rèn)井下管柱正常懸重值和管柱與套管壁的摩擦阻力值； （ 3）根據(jù)卡封位置井斜角的大小和管柱與套管壁的摩擦阻力大小，確定地面加壓噸位，并應(yīng)用公式計(jì)算管柱上提高度； （ 4）上提管柱，正向旋轉(zhuǎn)管柱； （ 5）下放管柱，加壓座封，觀察懸重變化，記錄加壓載荷，坐好懸掛器； 2、驗(yàn)封： 正打壓驗(yàn)封， 驗(yàn)封壓力 盡量接近于地質(zhì)預(yù)計(jì)注水最高壓力值，觀察套管溢流量變化，驗(yàn)證分注管柱是否密封。并適當(dāng) 延長試注時(shí)間， 確保不出現(xiàn)因油管漏失和封隔器導(dǎo)致管柱異常失效，避免了可能出現(xiàn)的短期注水失效問題， 提高了斜井卡封分注成功率。 3、解封步驟 （ 1）上提油管解封； （ 2）繼續(xù)上提管柱，解封起鉆。 4、座封過程參數(shù)的計(jì)算及選擇： （ 1）大斜度井坐封力 F的確定 F：大斜度井（地面）坐封力，單位：噸； F：指封隔器座封力（噸 ），對(duì)于 管推薦 1012 噸，單位：噸； ：卡封位置井斜角的大小，單位：度； f：卡封管柱與套管壁的摩擦阻力值，在坐封前上提、下放管柱時(shí)由指重表讀數(shù)確定，單位：噸； f上提管柱時(shí)的懸重 下放管柱時(shí)的懸重 （ 2）、封隔器坐封管柱上提高度 S 的確定： S= F L K 式中： S：指管柱對(duì)封隔器加壓過程中，管柱懸掛器下放就位下行的距離，單位：米； F：大斜度井地面坐封力，單位：噸； L：指封隔器以上管柱長度，單位：米； K：管柱彈性伸長系數(shù)： 2 1/2油管： 10 /噸； 3油管： 10 /噸。 如某井封隔器下入深度 3000 米： 若下井管柱全部為 21/2油管則： S= 1030000 若下井油管全部為 3油管則 S=1030000 （ 3）正向旋轉(zhuǎn)管柱圈數(shù)的確定： 工具理論上僅需正轉(zhuǎn) 1/4 圈就可完成卡瓦機(jī)構(gòu)的換向，但考慮到井斜、管柱絲扣不緊等因素，推薦 73油管，每千米轉(zhuǎn) 3 圈， 89油管每千米轉(zhuǎn) 2 圈。 5、注意事項(xiàng) （ 1）該封隔器為上提正轉(zhuǎn)下放座封，在下卡封管柱 過程中必須打好背鉗，以防中途座封。 （ 2）在坐封時(shí)，因井斜較大，正向旋轉(zhuǎn)管柱時(shí)管柱自身的反向扭矩較大，正向旋轉(zhuǎn)管柱完畢時(shí)釋放液壓鉗正向扭矩速度不能過快，要緩慢釋放，避免管柱借助自身反向扭矩的慣性退扣以及傷人。 F = + f F 3）在坐封正向旋轉(zhuǎn)管柱時(shí)，因井斜較大，井口液壓鉗的正向扭矩?zé)o法傳遞到井下封隔器或傳遞過程正向扭矩?fù)p失較大，導(dǎo)致封隔器無法換向或換向困難。此時(shí)可采取保持正向旋轉(zhuǎn)管柱的扭矩不釋放，一邊正向旋轉(zhuǎn)管柱管柱，一邊緩慢下放管柱，使封隔器換向坐封。 四、現(xiàn)場應(yīng)用情況及效果、經(jīng)濟(jì)效益分析 1、典型井例 鉆塞打塞卡封轉(zhuǎn)注：地質(zhì)要求鉆塞處理至原人工井底 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。 該井 2007 年 10 月 11 日上修，下 112刀鉆頭 +鉆桿鉆塞 2885進(jìn)尺，下114磨器鉆桿磨銑 H=進(jìn)尺，變更打電橋 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，上提下放管柱觀察管柱正常懸重，在上提管柱與下放管柱時(shí)管柱懸重相差 ，由此得出管柱與套管壁摩擦阻力為 ；根據(jù)卡封位置井斜數(shù)據(jù)計(jì)算地面施加坐封力為 ，坐封上提管柱高度為 2m。 具體計(jì)算過程如下： 管柱與套管壁摩擦阻力 f 如果要在井下封隔器上施加坐封力 F 為 10 噸，則需在地面施加坐封力 F為： 10 2 則 坐封需上提高度 L 為 L 10 提 轉(zhuǎn)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 打壓 32管無溢流（井筒液滿），驗(yàn)封合格。目前該井注水正常。 2、現(xiàn)場應(yīng)用情況及效果、經(jīng)濟(jì)效益分析 （ 1）應(yīng)用情況及效果 2007 年 7 月至今共設(shè)計(jì)實(shí)施大斜度井高壓分注 21口，平均井斜 最大井斜 = + f F +0 （文 33），施工一次成功率 100，且目前均繼續(xù)有效。對(duì)應(yīng)油井有 8 口井見效，見效累計(jì)增油 1260 噸 。 （ 2）、經(jīng)濟(jì)效益分析 單井投