过电缆压缩隔离密封工具研究与应用.pdf

技术研究 110 2023年第10期分层注水是保持、提高地层压力，实现油田稳产、高产的重要手段。目前，渤海油田各类分层注水井总数超过950口，占注水井比例超过93%。为进一步完善注采系统，提升分注井的精细化智能化管理，解决大斜度井分层测调的技术难题，电缆永置测调工艺在渤海油田的应用逐渐广泛，自2015年第1口试验井现场成功应用，到2020年初，电缆永置式测调工艺现场已累计应用90多口井1。但随着油气井开采年限和修井次数的增加，分层密封筒长时间处于井内，内壁存在腐蚀及刮痕。越来越多的存在层间无法密封的现象，甚至会出现油套同压的风险2。而电缆永置测调工艺所使用的普通隔离密封无法解决该问题，这不仅限制了电缆永置测调的推广应用，还无法满足油藏精细化注水的需求3。以往对于密封筒失效问题，只能对井内防砂管柱进行打捞，重新完井，不仅费用较高，并且需要较长的作业周期。在作业量较大的情况下，无法使该问题得到快速解决，从而影响油气田开采过程中注采措施的实施。过电缆压缩隔离密封工具可以在满足钢管电缆通过的前提下还能起到分层隔离的作用，运用压力膨胀式插入密封解决了密封筒失效而窜层的问题4。1 过电缆压缩隔离密封工具的结构及工作原理过电缆压缩隔离密封工具主要是对现有井下工具的一种创新，结合普通过电缆插入密封、膨胀式插入密封的结构及材料，重新设计各部位尺寸及机构组合，研制出的一种新型工具，具有解封力小、密封性能好、工具互换性强等特点。该工具以海上油田开发生产中实际存在的问题为导向，具有较高的实用性。1.1 结构组成过电缆压缩隔离密封由上接头、本体、压帽、限位环、移动活塞、密封模块等组成，如图1所示，其中座封机构包括限位钉、座封剪钉、移动活塞，解封机构包括解封剪钉、卡瓦、导环剪过电缆压缩隔离密封工具研究与应用韩照阳1 刘国振2 张帅2 吉洋11.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司 天津 3004522.中海石油（中国）有限公司天津分公司 天津 300459摘要：随着油气井开采年限的增加，分层密封筒长时间处于井内，内壁存在腐蚀及刮痕。电缆永置测调工艺在注水井的应用中，越来越多的存在层间无法密封的现象，无法满足油藏精细化注水的需求。针对这一问题，结合过电缆插入密封、膨胀式插入密封的结构及材料，重新设计各部位尺寸，合理布局各机构组合，研发出一种解封力小、密封性能好、工具互换性强、可靠性高的过电缆压缩隔离密封。其可以在满足钢管电缆通过的前提下还能起到分层隔离的作用，密封方式主要采取胶筒压缩式，并配有遇水膨胀胶筒，在海上油水井的应用中，有效的解决了因密封筒失效而导致的窜层问题。关键词：海上油田 注水井 密封筒 电缆测调 膨胀密封R e s e a r c h a n d A p p l i c a t i o n o f O v e r-c a b l e C o mp r e s s i o n I s o l a t i o n S e a l T o o lH a n Z h a o y a n g 1，L i u G u o z h e n2，Z h a n g S h u a i2，J i Y a n g 11.CNOOC EnerTech-Drilling&Production Co.，Tianjin 3004522.Tianjin Branch，CNOOC（China）Ltd.，Tianjin 300459Abstract：As oil and gas wells have been exploited for many years，The layered seal cylinder stays in the well for a long time，some has been corrosion.When the cable permanent-type intelligent mensurement and control technology is used in water injection wells，There are more and more phenomena that cannot be sealed between layers，unable to meet the demand for refined water injection in reservoirs.To solve this problem，redesign the size of each part，developed an over-cable compression isolation seal with small unsealing force，good sealing performance，strong tool interchangeability and high reliability.The sealing method mainly adopts the rubber cylinder compression type，In the application of offshore oil and water wells，effectively solve the problem of layer channeling caused by the failure of the sealing cylinder.Keywords：Offshore oilfield；Water injection well；Sealing cylinder failure；Cable measurement and adjustment；Expansion seal 111 技术研究2023年第10期切环。图1 过电缆压缩隔离密封结构该工具两边连接尺寸与常用插入密封工具尺寸一致，充分保证工具的互换性。用于支撑限位的卡瓦，利用金属材料本身的弹性，采用整体式结构设计，不易落井。1.2 工作原理1.2.1 座封向本体内打压，液体从本体内内壁小孔进入本体与移动活塞之间的环形空间；当压力增大达到座封压力，移动活塞切断座封剪钉、向下移动压缩胶筒，压缩胶筒受压扩张，密封本体内与工作筒的环形空间。压缩橡胶下压支撑卡瓦，支撑卡瓦本体的6个卡爪内壁有棘齿，与移动环外壁的棘齿配合，在棘齿的作用下，卡爪向外移动，直到卡爪贴近工作筒内壁为止，受到工作筒内壁和棘齿的尺寸限制，支撑卡瓦不会向下移动。由于限位钉的作用，移动活塞移动至最大压缩距时，不再移动，移动活塞本体的6个卡爪内壁有棘齿，与中心管上的棘齿配合，确保移动活塞单向滑动。如图2所示。图2 过电缆压缩隔离密封座封过程1.2.2 解封上提本体，拉力逐渐增大达到解封压力，压缩橡胶推动支撑卡瓦与导环剪切环，切断解封剪钉，支撑卡瓦与导环剪切环同时向下移动一个压缩距，压缩胶筒径向收缩、恢复原状。若拉力小于解封压力，解封剪钉未被剪断，当工具被拔出工作筒后，支撑卡瓦的卡爪失去工作筒内壁约束，向下移动，压缩胶筒径向收缩、恢复原状，同样起到解封效果。2 性能评价试验2.1 试验验证成果（1）检验插入密封工具的整体密封性能；（2）检验插入密封工具坐封的可靠性、稳定性；（3）验证插入密封工具坐封时，座封剪钉的实际尺寸；（4）检验插入密封工具解封的可靠性、稳定性；（5）验证插入密封工具解封时，解封剪钉的实际尺寸。2.2 试验验证过程评价试验利用专用工装，如图3所示，通过本体内打压、工具与密封筒环空打压等操作，对工具的整体密封性能，工具座封、解封时的稳定性，座封后隔离密封效果等方面进行测试。此次试验对象为4.75、6过电缆压缩隔离密封，试验模拟工作筒腐蚀程度为内表面4个不对称划槽，划槽深度0.5mm，宽度20mm。2.3 试验验证结论工具本体内正打压21MPa，测试过电缆压缩隔离密封工具整体耐压性能良好；正打压8MPa，座封销钉剪切，稳压5min内无压降现象，密封效果良好；对工具封隔性能进行测试，打压16MPa，稳压5min内无压降现象，密封效果良好；4.75插入密封解封力5.7T，6定位密封解封力为6.6T。完图4 密封筒处窜漏流量值图3 密封实验工装技术研究 112 2023年第10期成了工具的整体打压试验、座封、验封、解封试验等功能性试验，工具样机性能可靠。3 现场应用SZXX-X-CD井于2000年投产，分三层防砂，2003年转为注水井，2006年更换管柱时发现两个隔离封隔器密封失效，随后笼统注水。2020年4月再次作业时，使用定量验封工具对分层密封筒再次验封，均失败：验封压力10MPa，15S降至0MPa，环空有返出，实测流量值60m3/d、57m3/d，详见图4。考虑该井调配及吸水剖面测试作业量大，下入电缆永置测调管柱，针对该井密封筒失效问题，配合使用过电缆压缩隔离密封。座封隔离密封后，进行验封，关闭1、3层位，2层全开，地面保持注水压力3MPa/6MPa/10Mpa*10min，图中红色为温度曲线，蓝色为管内压力，紫色为地层压力，地层压力未随着管内压力变化而变化，说明过电缆压缩隔离密封效果良好，详见图5。自电缆永置测调工艺在渤海油田推广应用以来，至2023年5月，过电缆压缩隔离密封工具目前已使用19井次，选取其中7井次为例，6口井验封合格，1口井验封失败。失败井为2001年投产，考虑到年限较长且经过多次酸化作业，该井密封筒损坏程度较大，使用井次统计见表1。表1 过电缆压缩隔离密封应用井次统计井号投产时间存在问题使用效果SZXX-X-AA2001.8投产2007年酸化密封筒失效验封失败LDXX-X-BB2012年投产密封筒失效验封合格BZXX-X-CC2009年投产密封筒失效验封合格LDXX-X-DD2006年投产密封筒失效验封合格BZXX-X-EE2008年投产密封筒失效验封合格SZXX-X-FF2000年投产密封筒失效验封合格SZXX-X-GG2000年投产密封筒失效验封合格图5 层间验封曲线4 结束语（1）过电缆压缩隔离密封工具从设计到性能试验，均进行了有效的评价，通过现场良好实践，验证了该工具性能可靠、稳定，可以广泛应用。（2）过电缆压缩隔离密封工具可有效解决电缆永置测调工艺应用中密封筒窜漏的问题，提高了该工艺的适用性及精准性，是油藏实现精细化注水的一把利器。（3）随着密封筒失效情况及智能分注管柱应用增多，该工具以其自身的稳定性、可靠性，应用前景广阔。（4）该工具以油水井生产中的实际问题为出发点，可有效避免防砂管柱的打捞作业，节省大量费用，达到降本增效的效果。参考文献1 王东，王良杰，张凤辉，等.渤海油田分层注水技术研究现状及发展方向 J.中国海上油气，2022，34（02）：125-137.2 高永华，陈钦伟，刘伟华，等.海上油田分层开采压力膨胀式插入密封技术 J.石油钻采工艺，2018，40（2）：205-209.3 杨子，刘国振，龙江桥，等.海上油田注水井分注管柱密封模块失效及对策研究 J.石油矿场机械，2019，48（4）：24-29.4 刘义刚，陈征，孟祥海等.渤海油田分层注水井电缆永置智能测调关键技术 J.石油钻探技术，2019，47（03）：133-139.作者简介韩照阳，中级工程师，目前主要从事海上油气田修井施工管理及监督管理工作。