分层采油工艺技术的研究及改进

上压
下压
上压
下压
为时了间3mi对n 比改压力1进8Mpa后封隔时间器min性能，压力我Mp们a 进行时间了3min普通压封力20M隔pa 器（时间Y3m2i2n 1-1压1力250M)pa
与新69 型封隔11器88 （Y2压21力-打1至1150.G7M)pa的胶筒承失压效 能力对69 比测试2200。
X
X
新型自验封 工艺
√
X
√
X
√
√
X
无卡瓦牙工 艺
X
X
X
X
√
√
√
通过该表，根据油井的实际情况选择合适的分层采油工艺技术，可
以有效的降低高含水返工作业井的出现，节省大量相关费用。
目录
一、我厂分层采油工艺现状 二、失效因素分析 三、新型分层采油工艺的研制 四、典型井例及效益分析 五、结论及建议
2004.9-2006.7,新型分层采油工艺配套模式共在我厂应用了77井次
封隔器性能有限主要是由于现有油井封隔器采用的丁晴材质胶筒虽 然能满足大部分条件 下的油井生产环境，但是无法完全满足层间压 差较大的生产环境下的生产要求，导致封隔器卡封失效
现场表现
由封隔器导致返工作业的油 井在现场的表现为：油井作 业后正常生产短时间内，含 水突然上升
性能项目 拉伸强度（Mpa）不小于 扯断伸长率（％）不小于
典型井例－ 36100
硬度（邵尔A）±5 热空气老化90℃×24h体积变化率%，不小于
丁晴 13 150 80 30
10号柴油90℃×24h体积变化率%，不小于
15
酸常温90℃×24h体积变化率%，不小于 压缩永久变形
－5～＋8% 50
2、作业施工质量
下放速度过快 规定下放速度不 超过30根/小时
目前现场速度 40-50根/小时 施工质量问题
12
10
9
8
6
4
4
2
0
正常
使用后高含水
正常
难卡封井治理
改层验证含水
新型液压自验封工艺配套模式共在我厂31口井上得到了试验应用，其中机械式封 隔器难座封井应用27口，改层含水井验证4口，减少无效作业18井次，应用效果 较好，但是其存在着打捞遇卡率较高、解卡困难易大修的缺点，需要进一步改进。
通过应用新型分层采油工艺配套模式，累计减少无效作业43井次，避免了重复作 业的发生，节省了大量的人力物力
封隔器胶筒在下放过程中 可能与套管发生接触、产 生摩擦，使得胶筒因摩擦 损坏或被套管内壁的毛刺
挂坏
由于作业队施工座封吨位不够造成封隔器无法实现有效卡封
由由施于工以质前量配导套致技返术工限作业制的，油无井法在在现现场场的对表现井为下：封油隔井器完工井作后状一直态高进含行水及生时产验，证作，业返对工作后业含队水的下 现降，场恢座复封正质常量进行有效监控，造成因施工质量造成的返工井频繁发生
3、地层含水认识不清
由在地58口层高含含水水认返识工井不中清，导共致有返8口工井
作因业地的层含油水井认在识现不场清返的工表，现占为总：井 油数的井1完3.7井％后，其一共直反高复含作水业1生8井产次，，
占总返工作业次数的25.3％ ，平均
作单井业返返工工作后业多2.2次5次、，采造取成了措人施力治物
丁晴
氢化丁晴
1
拉伸强度（Mpa）不小于
13
30
2
扯断伸长率（％）不小于
150
300
3
硬度（邵尔A）±5
80
80
4
热空气老化90℃×24h体积变 化率%，不小于
30
150℃×48h体积 变化率20%
5
10号柴油90℃×24h体积变化 率%，不小于
15
150℃×48h体 积变化率%11
6
酸常温90℃×24h体积变化 －5～＋ 48h体积变化率
典型井例－ 33X58
该井是典型的封串难治理井，该井自05.9.12日改层作业后，因高含水返工作业3 次，期间采用了防顶管柱、自验封管柱进行高含水治理，均未取得良好的治理效 果，最后通过应用可验封配套工艺治理了该井的封串高含水问题
第一二三 次高 含水 作业 （200 56.152.1. 392）
作业日期
生 卡
产 封
层 层
单封缺油点井：上
缺缺无点点法：：及时检验井下封隔
类
300 200
245
卡生卡
封产封
层层层 易法无能器难受及法、工座泵时真进作封封检正行状间验实验态距井现封、影下自套响封验变、隔封井无器功段
工作状态、套变井段难
型
100
座封
39
0
采封一体化管柱 防顶管柱
自验封管柱
自验封工艺
机械式封隔器
油层
常开滑阀 Ｙ341封
Ｙ341封 单流阀
Y341封
油层
油层 Y341封
油层
油层
Y341封
桥式阀 Y341封
油层
优点：减少了长期座封对下部油套层 管的损伤，同时减少了作业遇卡机率
缺封点上抽 ：下工管具柱下示意入图较多、对油管封两的头抽密中封间管条柱件示意要图求相对较单高级封下抽上管柱示意图
通过对各种新型分层采油工艺适用条件的整合，我们整理出了 胜利采油厂新型分层采油工艺配套模式
理后含水力仍的然严居重高浪费不。下
71 58
80
60
18
40
8
20
0 返工作业井 地层含水认识不清
作业井数 作业井次
井数百分比
返工作业井次百分比
地层含水认识14%不清容易造成油井反复作业，产25生% 巨大的人力物力浪
费，但是，由于目前缺乏对地层含水状况的有效验证手段，技术人
75%
员不了解地层的真实86%含水情况，造成无效作业的反复发生。
一、分层采油工艺现状
光管生产 35%
带封生产 65%
截至2004年12月，胜采厂共有分层采油工艺生产井946口， 占全厂总开油井数1465口的64.6％。
采封一体化工艺
700
优优点点：： 662
工 艺
600 500 400
防顶工艺
优消结点除构：泵简封单间、距消影除响了、泵提封
生
产
层 结高在间构座在距简封机的单可械影、靠式响施性封工、隔工可器序使难简用座
20
18
16
14
12
12
10
8
6
4
2
0
作业队施工质量
5
1
地层高含水
套漏
高含水作业返工
1
封层油管漏
19
6
正常
地层高含水
改层验证含水
其中，可验封工艺配套模式共在我厂44口井上得到了试验应用，其 中进行高含水作业返工井治理19口，改层含水验证25口，减少无效 作业25井次
20 18 16 14
18
砂埋油层1口井；封 隔器以上套漏1口井； 地层高含水6口井； 失效1口
新型分层采油工艺配套模式表
管柱类型
高含水作业返工治 理井
改层含水验证井
层间距 层间距 层间距 层间距
<40m
>40m
<40m
>40m
生产压差较 大井
机械式封隔 器难座封井
长期多次座 封井
可验封工艺 （严重出砂 井不可使用）
√（单 流阀）
√（DJD 开关）
√（单 流阀）
√（DJD 开关）
√（改进型 封隔器）
＋＋
可验封工艺配套模式
卡封层 生产层
封
上
抽
下
生产层
管
柱
卡封层
DJD开关
封 下 抽 上 管 柱
DJD开关
可验封工艺配套模式
管柱特点
1、管柱下井后即可验封，可以对作业队的作业质量进行有效监督， 避免因施工质量问题造成的高含水返工井的出现
2、管柱在井下工作时可随时验封，能够对失效的封层管柱进行失 效点分析，有效的找出失效原因，避免因失效原因认识不清而造成 的高含水返工井的出现。 3、对欲改层而新层含水状况认识不清的油井可使用该管柱进行地层 含水状况认识
分层采油工艺技术的研 究及改进
前言
分层采油工艺在胜利采油厂有着广泛应用，但是，由于其应 用时间较长，工具及配套模式中存在一定问题，已经无法完 全满足特高含水期条件下生产的需要，因此，有必要改进、 完善现有的分层采油工艺技术，提高工艺应用成功率，减少 因配套失效造成的各种损失。
目录
一、胜采厂分层采油工艺现状 二、失效因素分析 三、新型分层采油工艺的研制 四、典型井例及效益分析 五、结论及建议
率%，不小于
8%
2%
针对7 丁晴材质胶压筒无缩法永有久效变满形足井内密封生产50的现状，我们28使用氢
化丁晴材质胶筒来部分代替现有的丁晴材质胶筒，从而实现提高封
隔器使用效果，延长封隔器使用寿命的效果。
封隔器技术改进
设计应用防突机构
封隔器密封质量的好坏，关键是在于接触压力，封隔器座封时能否 获得较高的接触压力，座封后又能否长时间的保持座封压力，这是 确保封隔器良好工作特性的重要条件。
无“防突”结构 的密封元件
有“防突”结构 的密封元件
胶筒在初封之后，在外载作用 下继续变性，朝封隔器钢体和 套管之间流动，导致接触应力
下降，直接影响密封质量
“防突”件会展开罩住封隔器 与套管壁之间的环形空隙， 迫使元件呈各向均匀压缩的
状态处在一密闭空间内
Y221-115封隔器
Y221-115G封隔器
通过对03-05.5我厂出现的58口高含水返工井的综合调查，油井作 业后高含水返工主要是由以下几个因素造成的：
1、封隔器性能有限 2、作业施工质量 3、地层含水认识不清
35
32 29
30
25
20
15
10
5
0 封隔器性能有限
21 21
18 8
作业施工质量 地层含水认识不清
作业井数 作业井次
1、封隔器性能有限
6 9
20 20
12
18
12
20
12
20
15
18
15
20
15
20
在对封隔器进行结构改进的同时，我们开展了新型分层采油工艺配 套模式的研究，研发了如下三种新型分层采油配套模式：
可验封工艺配套模式
新型液压自验封工艺配套模式
无卡瓦牙工艺配套模式
可验封工艺配套模式
Y211\Y221封隔器
Y111封隔器
DJD开关
封
FXY455-
FXY341-
隔
112(150)
112(150)
座封方式
液压
液压
器
座封吨位
投球打压
投球打压
18M pa
18M pa
类
解封方式
下打捞工具 下打捞工具
打捞
打捞
使用胶皮类
型
丁啨 型
丁啨
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液压式封隔器
目录
一、我厂分层采油工艺现状 二、失效因素分析 三、新型分层采油工艺的研制 四、典型井例及效益分析 五、结论及建议
可见，使用 “防突”结构 可以有效的提 高胶筒与套管 间的接触应力
PK=PKC+PKП
Pk
1

P1
z 2L

Ro Ro
r
2


当rп=Roσ(即支撑环半 径等于套管内径时)，
PKп值将增加到一个最 大值

Pk

1
P
封隔器技术改进
作业原 因
卡封井 况
管柱类型
施工工 序
作业前生产数据 液量 油量 含水
作业后生产数据 液液量量 油油量量 含水
20056.152..1392
高含水
封上抽 下
防可自顶验验柱管封封柱管
换封、 验塞
245371.742
01.562
976.967 456715..421
114..621
9673.67
根据该井频繁出现高含水问题的现 本针次对作上业次的防采顶用管封柱上仍抽然下失的效防的顶情管况， 状，本次作业采取了可验封管柱对 柱本该进次井行作进高业行含采高水用含治自水理验治，封理完管，井柱通一进过个行本月高次后含治 含水理水治，突理该然，井由完含井水83后由％含治上水理升并前至无的96明9％7显.，7％变封降化隔至， 器仍93失然.7％效居，高应不用下情况良好
无卡瓦牙工艺配套模式
为了减少封隔器卡瓦牙对套管的损伤、减少因封隔器卡瓦牙无法收 回造成的卡钻事故的发生，我们研制了无卡瓦牙管柱配套模式。
泄油器+泵筒+可投式凡尔泵+锚
泄油器+泵筒+可投式凡尔+锚
特 特点 点： ：利 利用 用油 油管 管锚 锚 提供上部支撑点， 利 利用 用YY334411液液压压封封隔隔 器 器泄进 进油器行 行+泵下 下筒部 部+可卡 卡投式 封 封凡尔+锚
目录
一、我厂分层采油工艺现状 二、失效因素分析 三、新型分层采油工艺的研制 四、典型井例及效益分析 五、结论及建议
针对胜采厂目前分层采油工艺配套模式中存在的种种 不足，我们开展了技术攻关，通过对现有封隔器进行 了结构改进，并随之研发了新型分层采油配套工艺技 术
封隔器技术改进
胶筒材质的改进
序号
性能项目
4、投入低、成效大，投入产出比显著
新型液压自验封工艺配套模式
改进点1: 两组胶筒代替一组胶 筒，提高卡封可靠性
改进点2: 增加验封孔，作业时
可进行验封
传统自验封无验封 孔，无法实现验封
功能
新型液压自验封工艺配套模式
验封
管柱特点： 管柱下入后可及时验封，检查封隔器的工作状 态，确保封隔器正常工作，同时，液压封隔器 座封可靠性高，可在常规机械式封隔器难座封 生产 油井上使用
80 68
70 58
60
50
40
30
20
10
0 正常作业
返工作业
高含水作业井数
71 68
正常作业
返工作业
高含水作业井次
2003-2005年5月，胜坨油田共有126口分层采油生产井因各种原因， 导致高含水作业,作业139井次，其中高含水返工作业井58口，累计 作业71井次，其平均检泵周期为40天，日均损失产油量2吨以上， 累计损失产油量超过4500吨，造成我厂累计经济损失超过300万元/ 年