Y341-114水井封隔器的应用与发展

Y341-114水井封隔器的应用与发展
摘要：阐述了水井Y341-114封隔器的结构原理及现场应用发展情况，主要论述了目前广泛应用的免投捞来水释放Y341-114可洗井封隔器的原理及应用优缺点，分析了免投捞注水释放Y341-114封隔器存在的问题及原因，并采取相应的技术措施，提高密封效果。

关键词：水井；封隔器；应用；发展
分层注水是A油田最常用的注水方式，而采用的封隔器主要是Y341-114封隔器。

到了油田开发的中后期，油田的注入方式发生了很大的变化，已经到了注水、注聚和三元复合驱并存的新时期。

但是做为主要的分层注水工具仍然是Y341-114封隔器，只不过在结构上有所改进，从而更适应现场的需要。

目前普遍应用的是免投捞来水释放Y341-114型封隔器，具有流程来水即可释放、密封率高等特点。

1 Y341-114封隔器结构及工作原理
（1）结构。

Y341-114封隔器属于压缩式封隔器，见图1。

主要由锁定机构、解封机构、洗井活塞、胶筒及连接件组成。

图1 Y341-114封隔器结构简图图2免投捞Y341-114封隔器结构示意图
（2）工作原理。

坐封：从油管内加液压，液压经下接头的小孔作用在活塞上、活塞推动锁套剪断销钉使密封环上移压缩胶筒，胶筒直径变大封隔油套环型空间，因锁套和卡瓦上的倒马牙扣锁在一起，使胶筒不能弹回。

解封：上提油管，上接头带动内中心管、下接头上行而外中心管、锁套和卡瓦、卡瓦座相对不动，而解封套也在下接头的推动下上行，其内锥面使卡瓦内收，胶筒和锁套下行、胶筒弹回。

2 存在问题及原因
Y341-114封隔器在多年的注水开发中起到了非常重要的作用，但是到了油田中后期，地下的形势越来越复杂，老式的封隔器逐渐暴露出很多问题，已经不能适应细分注水的要求。

一是密封率较低；二是需要投捞偏心堵塞器，投捞成功率直接影响到分层注水的效果。

过去曾经尝试过应用粘堵水嘴，下完完井管柱后直接释放封隔器，24小时后粘堵水嘴化开，免去了投捞的工作量。

但是在现场应用中存在粘堵水嘴融化开的时间不稳定的问题，有的井没等到下完完井管柱水嘴已经化开，而有的井施工完以后8天粘堵水嘴才化开，影响到了注水的时间，造成注采不平衡。

针对出现的这些问题，我厂开始引进使用免投捞注水释放的Y341-114封隔器，该封隔器具有密封率高及可以用流程来水释放等优点。

3 免投捞注水释放的Y341-114封隔器
3.1主要结构
结构见图2。

主要由密闭式空气腔、锁定机构、解封机构、洗井活塞、胶筒及连接件组成。

3.2工作原理
新型的Y341-114封隔器是免投捞注水释放的封隔器，根据A油田地层特点，井下地层静压一般在10MPa左右，注水井作业前关井降压及作业时打开井口后地层压力一般在13-15MPa左右，密闭空气腔由释放销钉控制18 MPa释放，所以工具在下井过程中不会释放。

该封隔器采用液压座封，上提解封方式。

坐封时，完井后注水，注水压力超过10MPa时，注水压力加上井下靜压将达到20 MPa 左右，或用水泥车从油管内打压，压力液从中心管上的传液孔作用到坐封活塞上，由于座封活塞、座封卡套、中心管、卡簧挂之间形成一个密封的增压腔，随着下井深度的增加，座封活塞两侧的压差也增加。

当压力达到一定时，座封活塞推动座封卡套上行，剪断释放销钉，并压缩胶筒，当达到一定的压缩距时，卡簧锁定，封隔器处于工作状态。

由于其密闭空气腔不靠油套内外压差而是靠井下压力（井口注水压力+静压－1个大气压）推动活塞，压力大，坐封更可靠。

当用活咀时，适用7mm以下活咀，可用封隔器五级以下。

坐封压力在12MPa—14MPa，当水咀大于7mm时，注水压力达不到时，可用水泥车加压。

洗井活塞端面为平面与主体上盘根密封，内表面带骨架的0型盘根密封，过孔。

洗井时，在油、套环形空间内注入洗井压力液，在压力作用下，洗井活塞被洗井压力液推回原位，洗井压力液经中心管和衬管之间的过流通道，通过胶筒密封部位，压力液从上至下逐级打开各级封隔器的洗井通道，最后由套管底部的单流阀返回地面，完成洗井。

解封时，由解封销钉控制解封机构，上提管柱时胶筒与套管的摩擦力由缸套传递到解封机构上，剪断解封销钉解封，胶筒恢复原状态，完成解封。

解封完好率可达到90%以上。

3.3用途
Y341-114可洗井封隔器适用于分层注水工艺中，可以对注水管柱进行有效的洗井，清洗套管环形空间沉积物，保证注水质量，与偏心配水器组成分层注水管柱。

3.4特点
（1）由于封隔器设计了大排量的洗井通道，过流面积有了显著的增加，提高了洗井排量。

（2）洗井凡尔采用双层骨架耐油胶圈，具有承压能力高，防水能力强等优点，同时还能有效防止施工作业时带入的泥沙等杂物的堆积和堵塞，有效保证洗井封隔器的重复密封性能。

（3）工具整体及部件镀铬处理，可有效防止腐蚀和结垢，延长工具的使用
寿命，可重复使用。

（4）封隔器的坐封锁紧机构采用了卡簧代替卡爪，增加了强度，减少了压缩距的损耗，保证了封隔器的密封效果。

传统双卡簧锁紧机构在胶筒压缩后为了进入马牙槽而必须后退一个卡簧的宽度，因而导致了压缩距损耗，一个卡簧的宽度一般为5mm，另外传统的卡簧还存在容易断裂、变形等弊病。

（5）该封隔器的释放压力是由释放销钉的剪断部分的截面积决定的，当井深小于1200m（含1200m）时释放销钉剪断部分压力为15MPa（液柱压力+井口加压压力），当井深大于1200m时，为防止中途座封，释放销钉剪断部分为18MPa （液柱压力+井口加压压力）。

（6）该封隔器可直接投入活咀，注水压力直接释放（适用7mm以下活咀，可用封隔器五级以下）节省了水泥车释放的工序，降低了成本和劳动强度。

4 现场应用
自从1993年以后，分层注水井由K344-110扩张式封隔器改为Y341-114压缩式封隔器配合偏心配水器，由支井底的管柱形式改为采用悬挂方式，尾管不支井底，密封率由80%提高到96%以上，可以调整单层的注水量，但是同时增加了投送水嘴的工作量。

推广使用免投捞来水释放封隔器后，又减少了投捞水嘴的工作量。

新型免投捞来水释放Y341-114封隔器在今年上半年共下2875套，仍然是目前分层注水井应用的主要封隔器，在油田注采工作中起到了重要的作用。

4.1存在的问题
某年1-10月份水井作业755口井，作业一次密封率达到了96.7%。

虽然Y341-114封隔器在目前的油田注采工作中起到了重要的作用，但是仍然有部分井存在不封的情况。

统计上半年各作业区作业水井中施工原因为封隔器失效或不封的有12口（包括保修期外的）。

4.2封隔器失效或不封的的原因及采取的措施
（1）封隔器胶筒损坏破裂导致封隔器不封。

封隔器在释放前胶筒损坏，导致封隔器无法释放，其原因主要有：套管有明显变形或腐蚀严重，完井管柱遇阻后，操作者墩击通过变点造成封隔器胶筒损坏。

新井试注或补孔井，偷漏工序不刮削或刮削不到位，造成套管有毛刺刮坏封隔器胶筒，导致封隔器无法正常工作；下完井管柱时，由于下放过快，导致封隔器中途释放，并在通过套管接箍时胶筒脱落。

针对以上原因，对于新井试注或补孔井必须按照设计要求进行刮削，对于水井重配或调整作业施工，应认真检查起出原井封隔器情况，发现有刮痕应及时采取打印查套及刮削等措施进行处理，严格按照操作规程施工。

（2）层间串槽导致封隔器不封。

封隔器夹层串槽，导致封隔器起不到封隔作用。

处理措施：提高验串压力准确判断地层窜槽，发现窜槽及时调整层位或采
取封窜措施。

（3）完工后没有及时释放导致封隔器失效。

因为存在密封腔结构，当封隔器下井24h内不释放，密封腔进水造成封隔器失效。

针对此问题采取的措施：要求有流程的井完工后24h内用来水释放，对于没有流程的新井试注，完工后必须及时用水泥车释放。

（4）施工时没有严格按照操作规程施工。

施工时没有严格按照操作规程施工，动井口小修处理时，上提高度过大导致封隔器解封失效。

对于下有Y341-114封隔器的井，小修处理时上提高度不能超过管柱的伸长量；对于来水流程释放压力不够的，应该用水泥车重新按照操作规程进行释放。

5 结论
（1）免投捞来水释放Y341-114封隔器应用于分层注水井，能够有效地封隔油、水层，工具整体及部件镀铬处理，可有效防止腐蚀和结垢，延长工具的使用寿命。

（2）为了保证封隔器的密封性，补孔井新射开层位夹层小于3m的应该验串，确定夹层是否串槽。

（3）作业完工后必须当天投产注水，对于新井试注作业完工后，如果没有来水流程不具备投产条件，必须立即用水泥车释放封隔器，避免封隔器密封腔进水失效。

参考文献：
[1] 陈涛平，胡靖邦.石油工程[M].北京：石油工业出版社，2000.。