套保封隔器失效原因分析及防治措施.docx

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[摘要]注水井套保封隔器失效,引起套压升高,影响分层注水效果,为进步分注井密封性能,保证分层注水开发效果,对分注井套保封隔器失效进展了研究:分析失效原因,并提出相应的防治措施。
[关键词]注水井;套保封隔器失效;防治措施
中图分类号::A文章编号:1009-914X〔2022〕02-0035-01
1引言
分层注水工艺是油田注水开发的重要技术手段,封隔器可有效分隔配水层段实现分层注水;假设井下封隔器密封不严密,将降低分层注水效果。其密封性能至关重要。目前,油田局部注水井出现套管压力高,油套压接近的情况;通过深化调查发现,套保封隔器失效井696口,%。大面积注水井套保封隔器失效,势必严重影响油田水驱开发正常消费。为进步分注井套保封隔器密封性能,保证分层注水开发效果,对分注井套保封隔器失效原因进展分析研究,并制定防治对策。高封隔器密封性能对于恢复地层能量、保证油田可持续开发有重要的意义。
2封隔器失效原因
目前,油田分层注水井常用封隔器为Y341-114和Y341-95MS型封隔器,从封隔器、井筒管柱、作业方式、井下环境等方面结合实际情况,分析导致封隔器失效原因。

封隔器在井下坐封时,从油管内蹩压,油管内的压力高于油套环形空间的压力,油管内径横截面积产生一个向下的轴向拉力,使油管柱伸长,这种效应常称为活塞效应。与此同时,由于油管柱受内压产生鼓胀,使得油管柱轴向变化,这种效应常称为鼓胀效应。井下管柱注水消费过程中,在二者的综合作用下管柱内外流体压力会发生变化,管柱受力不均匀,处于不同平衡状态下或在不同平衡状态下转换,引起管柱长度发生变化,伸长量会随受力的变化而变化,带动封隔器上下蠕动,使封隔器胶筒极易被磨损、甚至解封,失去密封性能;同时封隔器内外中心管相对滑动也会有解封情况发生,管柱蠕动是封隔器失效的主要原因之一。

封隔器的密封是靠水力载荷压缩胶筒径向膨胀实现的,其密封质量的好坏关键取决于井壁与橡胶筒之间接触应力的大小。从室内封隔器打压坐封试验来看,当胶筒压缩完成以后,封隔器3个胶筒与套管的接触压力分布为:上胶筒下胶筒接触压力相对较小,中胶筒的接触压力最大;上、下胶筒不能与套管壁完全密封,中间胶筒起主密封作用,工作承压15MPa,单向承压才能相对较弱,套保封隔器上下层段无压力平衡,压差较大极易打破中间胶筒密封,导致套保封隔器失效。

洗井不彻底井筒极易发生结垢情况,在放下管柱作业过程中,结垢后井筒内径变小,封隔器胶筒与井筒间的摩擦机率也更大;而且井筒所结垢粗糙坚硬,凹凸不平,与胶筒的摩擦力也更大,对胶筒损伤也更大,可能造成封隔器不坐封或密封不严。假设套保封隔器坐封段井筒内壁不光滑、平整,由于封隔器胶筒材质较硬,平面形变性较差,封隔坐封后胶筒与井筒接触不好有空隙,导致密封不严封隔器失效。

油田进入开采中后期,由于地下的复杂构造、地下的腐蚀环境以及材料的抗腐蚀才能等不定因素的影响,常会使一些注水井发生套管损坏的现象。井筒发生套变井筒内径变小,封隔器与井筒间的间距也变小。管柱在下井过程,由于封隔器与井筒间的间距变小,封隔器胶筒与井筒间的摩擦机率也更大,互相间摩擦力也更大,胶筒造成的损伤也更大,当起下封隔器经过套管的破损部位时,由于封隔器胶筒缺少保护措施,有可能发生封隔器胶筒与套损部位刮、碰,由于橡胶密封件的硬度较低,造成了橡胶密封件的整体脱落或局部脱落,导致封隔器密封失效。可能造成封隔器不坐封或密封不严。

对于修复后的套损井,我厂采用Y341-95MS封隔器和95多功能配水器的管柱组配形式,进展完井,到达降低修井费用、快速恢复注水保证消费的目的。但由于采用小直径封隔器,胶筒密封径向伸长量相对常规114封隔器增加,胶筒与套管内壁的应力强度变小,当在井下发生压力变化,就会引起较大胶筒与套管内壁应力变化,密封性明显变差导致封隔器失效。

套保封隔器696口井平均使用年限为5年;保密封井995口,;;平均单井偏1日注入量比套保失效井持平。封隔器密封件最为普及的就是耐油性能优异的丁腈橡胶密封件,腈橡胶在热氧老化过程中随着构造的变化性能也发生相应的变化,拉伸强度和伸长强度都随着热氧老化的进程而下降。套保封隔器长期在井底温度、压力的环境下工作,容易发生胶筒松弛和热氧老化等情况发生,使得套保封隔器使用超过疲劳极限而导致自然解封失效。
3封隔器失效防治

当在压缩距一样的情况下,胶筒和套管之间的接触应力随材料硬度的增加而增加。因此,为增加封隔器胶筒密封性能,应优选应力集中部位胶筒硬度和尺寸较大的封隔器。根据实际井况选择质地优良的封隔器压缩式胶筒,可大大进步施工作业的成功率。
为进步封隔器与套管的密封性,可以增加封隔器胶筒数量,以增加封隔器胶筒与套管壁的密封段数,增加密封性。以往使用的Y341-114型封隔器上有三个胶筒,为了进步封隔器与套管内壁的密封性,对封隔器进展了改良;在原封隔器三个胶筒的根底上又增加了一个胶筒,有效进步封隔器的密封性;同时也可以通过进步封隔器胶筒与套管壁的接触程度,采用软橡胶密封,使封隔器胶筒与井壁接触更严密,密封性更好,有效进步封隔器的密封性。

封隔器座封前,为增加密封性,对封隔器坐封段刮套为减少封隔器下井过程中,套变井段或井壁毛刺对封隔器胶筒的伤害,在封隔器下井前,对井筒进展刮削,检查套管是否存在变形,去除套管内壁毛刺。在同一位置反复座封、刮削,容易造成套管强度变低。在设计工艺管柱是应防止封隔器在同一位置反复卡封,刮削作业时,一定要严格控制作业力度,需要平衡或者是缓和操作,尽量的减少对套管伤害。

油管锚具有防止管柱伸、缩的功能;在消费管柱中使用油管锚,可以固定封隔器附近的管柱,使封隔器坐封时受的力分散到套管一局部,减小管柱的蠕动,从而封隔器在坐封时与套管壁上的摩擦力减小,有利于封隔器的保护。油管锚的使用能大大减小封隔器坐封时管柱的蠕动,对封隔器的保护有较好的作用。

对于超过工作期限,到达胶筒疲劳极限的分注井,应及时进展验封及增加验封频次。发现失效及时更换封隔器,进步密封质量。
4结论与认识
〔1〕注井封隔器失效的主要原因是封隔器胶筒构造单向承压低,工具在下井过程中发生刮、蹭造成胶筒损坏,密封性降低。
〔2〕针对封隔器失效原因,采用进步封隔器胶筒密封性,通过套管刮削减少胶筒损坏,并使用油管锚减小管柱的蠕动等防治套保封隔器失效的措施
参考文献
[2]王国正,[J].湖北工业大学学报,2022,〔03〕
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