資源描述：
《分注井封隔器失效原因分析及防治對策》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、分注井封隔器失效原因分析及防治對策【摘要】為提高分注井密封性能，保證分層注水開發(fā)效果，對分注井封隔器失效進行了研究。發(fā)現(xiàn)封隔器膠筒結(jié)構(gòu)、免釋放機構(gòu)和管柱蠕動是封隔器失效的主要原因。分別相應提出改進封隔器、優(yōu)化設(shè)計錨定式分注管柱和提高作業(yè)質(zhì)量等防治措施。【關(guān)鍵詞】分注井封隔器失效改進措施海拉爾油田屬于復雜斷塊油田，斷塊多、情況復雜，層間、層內(nèi)差異大，分層注水工藝技術(shù)是油rri注水開發(fā)實現(xiàn)有效注水的重要手段。井下封隔器若密封不嚴密，將降低分層注水效果。提高封隔器密封性能對于恢復地層能量、保證海拉爾油
2、田可持續(xù)開發(fā)有重要的意義。2封隔器失效原因目前海拉爾油田分注井主要井下工具為Y341-114（可洗井）封隔器和QSPX橋式偏心配水器。2012年共發(fā)現(xiàn)12井次分注井封隔器失效，失效層比例65%,平均井齡7年，平均注入量56m3,占注水量40m3以上注水井33%,影響高注入量分注井注水效果。本文從封隔器、管柱、作業(yè)等方面逐一分析，落實導致封隔器失效原因。2.1膠簡結(jié)構(gòu)不合理導致應力集中膠筒的密封是靠水力載荷壓縮膠筒實現(xiàn)的，其密封質(zhì)量的好壞關(guān)鍵取決于井壁與橡膠筒之間接觸應力的大小。當壓縮完成以后，封
3、隔器3個膠筒與套管的接觸壓力分布為：上膠筒接觸壓力最小，中膠筒和下膠筒的接觸壓力依次增大，所以下膠筒在密封套管環(huán)空上下壓差中起到關(guān)鍵作用。從單個膠筒來看，上膠筒所受軸向載荷較小，膠筒表面接觸圧力呈拱形分布。而屮間膠筒和下膠筒接觸壓力分布是膠筒下端接觸壓力大于上端接觸壓力，呈鞍形分布，并且下膠筒表面接觸壓力變化梯度遠大于中膠筒表面的接觸壓力變化梯度?，F(xiàn)使用封隔器三個膠筒材質(zhì)、硬度相同，一且下膠筒較短。顯然這種結(jié)構(gòu)無法避免和有效應對應力集中問題，令承壓能力較差的下膠筒承受了最大應力，易導致封隔器失效
4、。2.2封隔器釋放不完全封隔器座封時，是靠壓縮活塞兩邊空氣腔和連通油管內(nèi)部壓縮傳壓空的活塞端面之間的壓差，來推動壓縮活塞上行壓縮膠筒?？諝馇皇强慷鄠€0型密封圈，來保證密封性?，F(xiàn)使用封隔器密封圈使用無擋環(huán)結(jié)構(gòu)，靜態(tài)密封時，最高可以承受20MPa壓力，動態(tài)密封時僅能承受5MPa壓力。下入井中開始坐封時，隨著活塞移動，井中液體極易進入空氣腔，使活塞左右壓差均衡，壓縮活塞便會在座封中途停止，導致封隔器坐封不完全。2.3管柱蠕動問題注水管柱在作業(yè)、注水生產(chǎn)過程中，由于管柱內(nèi)外流體壓力變化，常處于不同平衡狀
5、態(tài)下或在不同平衡狀態(tài)下轉(zhuǎn)換。引起管柱長度發(fā)生變化，帶動封隔器上下蠕動，使封隔器膠筒極易被磨損、其至解封，失去密封性能。2.4下井時間久導致失效海拉爾分注井平均作業(yè)周期1.8年，封隔器膠筒使用期限一般也是在2年左右。X53-51井，2009年12月12口作業(yè)完井，2012年9月27口發(fā)現(xiàn)不密封。該井封隔器已經(jīng)在井下使用2年10個月，遠遠超過使用期限,屬于超過封隔器膠筒疲勞極限導致自然失效。2.5套變井小直徑完井問題對于套變井，套管變形后內(nèi)徑大于100mm的注水井，使用Y314-95（不可洗井
6、）封隔器和665-5小直徑配水器進行完井，以達到降低修井費用、快速恢復注水目的。但由于采用小直徑封隔器，膠筒與套管內(nèi)壁應力小，當在井下受壓縮擠壓時即便發(fā)牛很小的永久變形率后，就會引起較大膠筒與套管內(nèi)壁應力變化率，密封性明顯變差導致封隔器失效。3封隔器失效防治對策通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，海拉爾油出分注井封隔器失效原因有封隔器膠筒、封隔器免釋放功能、管柱蠕動和套損井小直徑完井等。因此，提高分注井封隔器密封性應從以卜?幾方面采取措施。3.1優(yōu)選膠筒當在壓縮距相同的情況下，膠筒和套管Z間的接觸應力隨材料硬度的
7、增加而增加。因此，為增加封隔器膠筒密封性能，應優(yōu)選應力集中部位膠筒硬度和尺寸較大的封隔器。3.2釋放機構(gòu)改進方案（1）現(xiàn)使用免釋放封隔器的座封方式，由免釋放座封改為泵車打壓座封，保證封隔器座封成功率。0型密封圈在使用扌當環(huán)結(jié)構(gòu)后，大大減小了密封圈受壓形變量，承靜壓能力可提高至40MPa,承動壓能力也顯著提高?？蓛?yōu)選密封圈有擋環(huán)結(jié)構(gòu)的免釋放封隔器。若免釋放封隔器免釋放機構(gòu)的可靠性無法提高，可改用非免釋放封隔器。3.3優(yōu)化分注管柱針對海拉爾分注井管柱普遍存在蠕動現(xiàn)象，增加管柱穩(wěn)定性，優(yōu)化設(shè)計了錨定式
8、管柱：在套保封隔器上部安裝水力錨，從上部進一步固定封隔器。管柱井底支撐分兩種情況：一是射孔井段底界到人工井底小于100m,將完井管柱放置人工井底，增加管柱穩(wěn)定性；二是射孔井段底界到人工井底大于100m,為節(jié)省油管成本，管柱底部不放置人丁井底。常用水力錨存在傷害套管和結(jié)垢導致無法解卡等問題。所以要盡量選擇對套管傷害小、并具備防卡或者強行解卡功能的水力錨。3.4井口加裝單流閥2012年海拉爾油田分注井因管線問題停注近70井次。日前注水井管線在聯(lián)合站水泵出口處有單流閥，但管線出現(xiàn)問題停注時，仍會造成井
