液压式封割器提前座封原因分析

液压式封割器提前座封原因分析
引言：封隔器在油田作业生产中起着举足轻重的作用，然而由于封隔器自身的原因，或者作业中人为因素的影响，有时会出现封隔器提前坐封的情况。

这一现象不仅会增加井下作业工的工作量，而且还会影响到油井生产的正常运行，以及井控安全问题。

因此，为了解决目前双向锚定型封隔器坐封压差高（一般为15-20MP），存在中途坐封和解封安全隐患问题，有必要弄清封隔器提前坐封原因，并制定相应操作规范，以防止此类事故发生。

一、封隔器的使用范围及作用机理
（1）封隔器的使用范围，几乎遍及勘探和开发的各个生产过程，它可以起到封隔产层或施工目的层，防止层间流体和压力互相干扰，以适应各种分层技术措施的需要，便于进行堵漏、封串等修井作业的作用；还可以隔绝层间液体和压力，以保护套管免受影响，从而改善套管工作条件，保存并充分利用地层能量，提高油井生产效率，便于采用机械采油的方式。

（2）封隔器选用得当，就会确保甚至提高井下工作效果，因此必须对预定的井下作业目的进行分析，一般来说，应当结合油井现在和将来的情况，尽可能选择既能达到多种使用目的，而总成本又低的封隔器类型，
（3）液压式封隔器的作用机理是采用液压坐封、上提管柱解封的工作方式。

在油管内液体压力的作用下，封隔器坐封活塞上行打开限位机构，推动卡瓦锚定部分上行并压缩胶筒，实现坐封和锚定，同时锁紧机构进入锁紧状态。

在油管内液体压力消失后，由于锁紧机构进入锁紧状态，卡瓦锚定部分不会回收使封隔器一直处于坐封状态。

上提管柱，封隔器中心管与外层各部分发生错动解除锁紧状态，其它各部分在摩擦力和弹性力作用下恢复原位，实现封隔器的解封。

二、封隔器提前坐封可能的原因
封隔器提前坐封可能的原因有好多种，具体表现为：
（1）封隔器本身的问题
1.1封隔器是指用封隔元件，在套管内封隔油层的重要井下工具，也就是说，
封隔器所具备的种种功能，主要是依靠弹性封隔元件的封隔作用来实现，它的主要封隔元件是胶皮筒，通过水力或者机械动力的作用，使胶皮筒鼓胀密封油、套管环形空间，把上、下油层分隔开，以达到某种施工的目的。

常规油井中，封隔器胶筒的材料是丁腈橡胶，有成熟的产品，其尺寸：φ139.7mm套管中，胶筒内径74mm，外径113mm，φ177.8mm套管中，胶筒内径102mm，外径148mm，根据试验及经验，坐封力为60-100KN。

一般液压坐封封隔器涉及活塞有效作用面积约为4000m㎡,坐封压差为15-20Mpa，当坐封压差低于15Mpa时，就不能有效压缩胶筒，导致密封效果差，导致提前坐封。

1.2一般机械坐封的封隔器，提前坐封的情况有：遇阻、遇卡、井斜大、稠油、下钻太快、管柱不当旋转等。

而液压封隔器提前坐封，基本是只有一个原因，坐封液缸上下有压差，使液缸运动，挤压卡瓦和胶筒而坐封。

1.3封隔器提前坐封除了压差原因外，液压封隔器如果没有设计由液压启动的防提前坐封机构，封隔器在通过缩径，变点，狗腿子弯等时产生的摩擦力也容易造成封隔器坐封。

（2）施工作业中人为操作失误所致。

.提前坐封除去工具的原因外，作业过程不规范也可以造成此类事故的发生，具体情况分析如下：
2.1司钻在起下作业前没有认真检查刹车系统，刹车失控造成溜钻，或者因为超速起下造成顿钻甚至落物事故，都可能引起封隔器提前坐封。

2.2井口操作不熟练，没有检查提升系统是否正常，在重负作用下，发生大绳断落事故，造成封隔器提前坐封。

2.3下测试管柱时不能平稳操作，猛刹猛放，冒然进行坐封封隔器操作。

2.4无证上岗，不熟悉绞车操作规程而发生顶天车、顿钻，甚至管柱落井事故，导致封隔器提前坐封。

2.5施工作业人员麻痹大意，油套压差过大时，不能及时判断，导致提前坐封。

三、封隔器提前坐封带来的危害:
（1）增加作业工的工作量：由于分割器提前坐封，使得作业进程暂时中断，
需要起出提前坐封的封隔器，放掉油管内的压力，收回胶筒，解封上提管柱，剪断解封剪钉，当锁块进入中心管凹槽时，中心管带动活塞等上行，密封件恢复原状，继续上行,卡瓦脱卡，封隔器完全解封，这个解封过程需要井下作业工花大力气去完成，无疑增加了不必要的工作量。

（2）增加作业成本，降低施工效率：封隔器按预定深度下入井内，如果提前发生坐封事故，那么就需要上提管柱，卡瓦锚定机构等不动，上接头及中心管剪断剪钉上行，上行距离达到解封距离30mm时，释放解封锁块，下椎体失去支撑，在尾管悬重的作用下下行解卡上行距离达到解卡，继而继续解封，大大增加了作业成本，降低了工作效率。

例如西北油田某井在下封割器转层投产作业中，XHP 封隔器提前坐封，后续解封处理耗时达一个月，直接经济损失300万元。

（3）增加风险：常规完井通过下井下封隔器来控制和隔离产层的压力和流体，通常这些作业进程需要花费12hr-2d的时间来完成，如果一旦发生封隔器提前坐封的情况，就会发生井下落物的风险，使作业进程功亏一篑。

四、应对措施：
井下作业施工点多、面广，涉及到各种各样的施工，危险因素和安全隐患也较复杂，针对封隔器提前坐封所带来的不良影响，所采取的应对措施如下：（1）选择合适的封隔器：
1.1封隔器的结构性能是决定使用效果的关键因素，应当优先予以考虑，通常，对封隔器性能上的基本要求是下得去，封得严，坐封或解封动作简单，能满足耐压，耐温和抗腐蚀性能的要求。

1.2 井下流体性质和种类对于封隔器的使用效果和寿命长短有一定影响。

当井中含有二氧化碳和硫化氢时，选用封隔器时必须考虑到加工封隔器的材质，即选择用抗腐蚀材质加工而组成的封隔器。

1.3坐封封隔器时，一般要进行地面操作，如上提下放油管柱，正反转油管柱或通过油管施加压力等，因此，选用封隔器必然涉及到井口设备，应当考虑到地面设备和井下工具的互相配合，以确保安全、可靠地进行作业。

1.4 随着Y441型封隔器的弊端出现，建议根据实际情况选择使用新研制的
Y441E型液压封隔器，它采用的双液压活塞联动坐封机构可降低坐封压差，双锥体双向锚定和下锥体脱卡机构提高了封隔器的解封安全性，液压平衡机构实现了封隔器多级使用、逐级解封，且不影响解封力的大小。

4 2井次的现场试验表明，这种封隔器坐封、密封、解封可靠，施工成功率达10 0 % ，是一种性能优良的悬挂、分层封隔采油工具。

这类封隔器只要保证井筒合格，油套液面平衡，下钻稳定，一般不易提前坐封。

（2）施工作业人员操作规范：
2.1 施工作业人员必须持证上岗，对于封隔器下管柱时的操作流程以及安全注意事项应熟练掌握。

下测试管柱时要平稳操作，不得猛刹猛放。

严防落物入井，发现遇阻应立即上提管柱，再慢慢下放，防止测试阀打开。

若经多次上提下放仍然下不去，则应起钻查明原因并排除，严禁就地坐封封隔器进行测试。

2.2在特殊或大型施工现场，安全部门应派人到现场监督工作。

高压施工中，非工作人员不得在距井口及高压区20m范围内停留，发现隐患及时处理，保护人身安全和施工顺利进行。

2.3施工时，高压设备和管线缺乏安全防护设施，则可能在作业施工中引发事故，对所有高压承受部件、设备，必须在施工前进行加固和安全检查，对承压设施要定期进行试压检查，合格才能使用。

2.4坐封封隔器，打开测试阀时，必须严密注视环形空间液面变化情况，发现液面下降表明封隔器坐封不严，必须立即上提管柱重新坐封；若几经坐封均失败，应立即起钻查明原因，排除故障后再下测试管柱重新测试。

2.5准备规定数量的防火防毒用具。

预计有高压油气流的井或硫化氢含量高的井，应备消防车、救护车值班并有抢险后备队。

解封封隔器时若遇到井喷，必须立即关闭防喷器组，充分反循环压井，无井喷预兆时再起钻。

五、结语：由于井下情况复杂，危险因素和安全隐患存在于井下作业的各项施工中，因此对于液压式封隔器提前坐封的原因要分析清楚，提前做好各种应对方案，及早采取检查、预防等措施，才能最大限度的降低事故率，搞好安全生产。

参考文献：
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3. 油田用封隔器及井下工具手册编写组，油田用封隔器及井下工具手册，北京，石油工业出版社，1981
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5. 王朝晖、陈如恒、张来斌等，柴油机燃烧状况的不解体诊断方法、石油机械，1996,24（10）：33—36,39。