多层系下返封堵管柱的研究与应用

摘要：由Y445型可取式封隔器、Y341型封隔器等配套工具组成的多层系封堵工艺管柱，具有性能可靠、使用寿命长、成本低等特点，可实现多次下返封堵，施工工艺简单，将创造较好的经济效益和社会效益，具有较好的应用前景。

关键词 ：Y445-114封隔器、层系封堵

中图分类号：U215.14 文献标识码：A 文章编号：

1、前言

大庆油田是世界上应用聚合物驱油规模最大的油田，聚合物驱油技术已成为大庆油田进一步提高采收率的有效手段。随着一类油层驱替结束，驱替对象已转向二、三类油层，因此大批注采井需要通过上、下返封堵进行层系调整。

目前上返封堵使用的Y443-108可钻桥塞虽然具有性能可靠、工具成本低的优点，但解封需钻铣，仍存在解封处理施工费用高的问题；下返封堵是利用卡块楔入套管接箍缝的方式实现管柱的锚定，由于套管使用时间较长，接箍情况比较复杂等原因，存在锚定成功率低的问题。

为了满足聚合物驱大面积下返封堵的需要，开展了多层系下返封堵工艺的研究工作。

2、工艺原理

多层系封堵技术是一种工艺简单、易于掌握，施工成功率高的分层封堵管柱，解决了由于套管接箍情况复杂，使用卡块楔入套管接箍缝的方式实现管柱锚定存在锚定成功率低的问题。为油田经济高效改善老区封堵效果，提供了有效的技术手段。

2.1管柱结构

该管柱由Y445-114封隔器、Y341-114封隔器、验封器和活堵等组成。（见图1）

2.2 管柱工作原理

坐卡：将封堵管柱投送到井内预定深度，

经油管加液压，坐封器带动封隔器的中心管

上行，坐封套推动锁环下行，剪断坐封销钉后，

封隔器上椎体支开卡瓦完成初封，下封隔器同时

坐封，继续升压坐后封套下行压缩胶筒，

完成上封隔器坐封，当压力升到15 MPa后，

将活堵打开；正转油管柱坐封器与封隔器连

接的梯形口脱开，完成管柱释放，实现下返封堵

的目的。

用钢丝携带的方式从油管内投入测试密封段，

可对封堵管柱进行验封。

解卡：下入专用打捞工具，观察指重表， 图1 封堵管柱示意图

当指针归零后，证明打捞工具完全进入解封环；上提管柱至指重表读数超过原管柱重量2t时表针出现抖动后，读数恢复原值，解封环被拉断，继续上提管柱，指数不在增长，即完成封堵管柱的解封、解卡。一旦打捞解封失败，下入套铣工具可将锁紧机构钻铣掉，实现封堵管柱的快速解卡。

2.3技术指标及工艺特点

2.3.1 管柱耐压25MPa，耐温90℃，适用于Φ124套管；

2.3.2 封隔器内通径为Φ76mm，其配套工具与Y443－114型可钻式封隔器的配套工具可互换使用；

2.3.3封隔器解封采用下入专用工具打捞解封的方式，一旦打捞解封失败，可将锁紧机构钻铣掉，实现快速解卡。

3、主要配套工具及工作原理

3.1Y445-114封隔器的结构及原理

3.1.1 Y445-114封隔器的结构

Y445-114封隔器是一种管柱投送、液压坐封、双向卡瓦锚定、正转油管丢手的可取可钻式封隔器。它主要由密封机构、锚定机构和锁紧机构三部分组成，主要包括坐封套，锁环，中心管，卡瓦，卡瓦挂，塔形弹簧，上、下锥体，弹簧爪定位体，承压套，解封环和密封元件等(见图二)。

图2 Y445封隔器结构图

1-坐封套；2-上接头；3-坐封销钉；4-锁环；5-中心管；6-胶筒；7-调节环；8-上椎体；9-卡瓦挂；10-剪断销钉；11-塔簧；12-卡瓦；13-下椎体；14-弹簧复位抓；15-解封环；16-下接头

3.1.2 Y445-114封隔器的工作原理

坐封：从油管内加液压，在液力的作用下，在坐封器液力的作用下将坐封销钉剪断，向下推动封隔器的坐封套带动锁环压缩胶筒，使胶筒密封油、套环形空间，同时上锥体下行，在上、下锥体的共同作用下推动卡瓦并卡紧于套管内壁。此时，锁紧环将坐封套锁紧定位，使胶筒始终处于压紧状态，达到封隔油层的目的。

丢手：上提油管柱至原悬重，正转油管10～15圈丢手。

解封：下入专用打捞工具，打捞工具上的打捞爪捞住解封环，上提将解封销钉剪断，解封环。此时，弹簧爪定位体失去支撑，上提即可完成封隔器解封。一旦打捞解封失败，下入套铣工具将锁紧机构钻铣掉，可实现封堵管柱的快速解卡。

3.1.3 Y445-114封隔器的特点

3.1.3.1Y445-114封隔器卡瓦复位弹簧采用塔簧结构设计，节省空间的同时卡瓦又具有较好的稳定性；

3.1.3.2封隔器内通径为Φ76mm，其配套工具与Y443－114型可钻式封隔器的配套工具可互换使用，进一步拓宽了Y445-114封隔器的应用范围；

3.1.3.3封隔器解封采用下入专用工具打捞解封的方式，一旦打捞解封失败，可将锁紧机构钻铣掉，实现快速解卡。

3.1.4 Y445-114封隔器的技术指标

3.1.4.1最大外径φ114mm， 总长度1286mm。

3.1.4.2承压差25MPa，耐温120℃。

3.1.4.3使用寿命6Y以上。

3.2 Y341-114FPS封隔器

在对管柱进行有效锚定的同时，封堵用封隔器必须封堵可靠。为此研究了双平衡、强制扶正、保护伞式Y341-114FPS封隔器。

3.2.1 封隔器结构

Y341-114FPS封隔器是一种油管投送、液压坐封、双缸平衡、钢球扶正、上提解封的封隔器。它由密封机构、锁紧机构、平衡机构和解封机构四大部分组成，主要包括坐封活塞、坐封销钉、卡簧、卡簧座、上、下平衡活塞、中心管、保护伞和密封元件、扶正钢球等组成(见图3)。

1-上接头2-卡簧挂3-中心管4-卡簧座5-卡簧6-解封销钉7-上平衡活塞8-上外套9-外中心管10-下平衡活塞11、12-胶筒 13-保护伞 14-活塞套 15-上坐封活塞16-固定活塞17-外筒18-下坐封活塞19-下接头20-扶正支撑套21-扶正套22-扶正钢球23-楔块

图3Y341-114FPS封隔器示意图

3.2.2 工作原理

坐封：从油管内加液压，在液力的作用下，坐封活塞带动活塞套推动胶筒、卡簧与卡簧座上行，压缩胶筒，使胶筒密封油、套环形空间，同时卡簧坐卡于上平衡活塞套内的卡簧挂内，锁紧胶筒，即使封隔器上下压差增大，平衡活塞也能使胶筒始终处于压紧状态，防止工作过程中解封。钢球通过压力强制扶正封堵管柱。

解封：上提管柱，解封销钉被拉断，封隔器胶筒失去锁紧力，胶筒回缩，封隔器解封。

3.2.3 工艺特点

3.2.3.1 双坐封缸释放，坐封推力大，胶筒与套管壁的接触力大，密封可靠。

3.2.3.2 胶筒采用保护伞式肩部保护结构，解决了边胶筒端部应力集中问题，从而提高了胶筒的承压能力、密封性能及使用寿命。

3.2.3.3 封隔器带双平衡缸，平衡上压，保证密封和解封性能。

3.2.3.4 封隔器带有强制扶正机构，在任何井况和工况下都能保证封隔器在套管内居中，提高了封隔器的密封性和使用寿命。