分层注水井封隔器密封质量探讨

李洋

中国石油大庆油田有限责任公司第五采油厂 （黑龙江 大庆 163513）

分层注水工艺是实现持续稳产、高产的关键工艺。而井下封隔器的分隔状态直接决定着分层注水的质量。如果存在井下封隔器密封不严的情况，分层注水不能正常进行，将会影响注水层段的合格率和测调的效率，降低分层注水质量和注水规模，降低措施的有效性，因此监督注水井验封工艺质量具有重要意义[1-2]。

1 封隔器密封工艺

分层注水是油田中期开始的有效增产措施。目前大多分层管柱工艺主要由封隔器、配注器、堵塞器、挡球及筛管等组成。虽然封隔器种类繁多，有内通径从52 mm至62 mm的各种尺寸，坐解封方式也多种多样，但主要功能只有一个，即有效分隔注水层段。配注器相比封隔器对验封工艺影响较大，目前在用配注器有常规偏心配水器、多功能偏心配水器及同心配水器等。配注器在结构上主要分为桥式通道和单一主通道两种。

目前油田常用的验封工艺主要由测试绞车、验封仪器及地面回放装置构成。验封仪器大多采用双压力计，该仪器可根据时间记录压力计测量情况，测量后工作人员通过分析双压力测量情况判断井下封隔器的密封状况[3-4]。

2 封隔器密封检验

验封测试时，使用钢丝连接验封仪器下放到最下一级测试层位，触发支撑支爪弹开后利用水流压胀验封仪器上的密封皮碗，实现封隔器上部油管压力P0与封隔器下部油套环形空间压力P1分隔，并通过双压力计分别测量压力值（图1），地面通过“开-控-开”改变注水井油管内压力，最后通过两个压力值来判断封隔器是否密封。

图1 压力测量图

当前层位测量完毕后逐层上提仪器测量，直至全井测量完毕起出仪器回放测试结果。若封隔器下部测量的油套环形空间压力跟随封隔器上部测量的油管压力变化，则可认为封隔器密封失效，反之，则封隔器密封有效（图2）。

图2 密封质量曲线图

目前在用的电控直读验封工艺与此原理一致，但通过电机控制密封皮碗压胀、收回动作及支撑支爪的弹开收回动作，操作人员可实时地面观察测试结果，仪器无需按照逐层上提顺序进行测试，可上下反复多次验证，电机压胀密封皮碗更加可靠，减少了密封皮碗漏失造成的失效假象。

3 验封工艺难题及解决方法

3.1 测试过程中的密封性

验封仪器下井后，必须依靠配水器内部主通道的配合面形成密封，以此将封隔器上部油管空间与封隔器下部油套环形空间分隔开，形成独立两部分来保证测试压力数据真实可靠。但实际操作中常常因为密封配合面处结垢、主通道尺寸差异及密封皮碗数量等因素，造成测试数据失真。

针对这类问题，部分测试仪器加装了流量计进行漏失流量测试，若密封皮碗漏失，在其附近一定会存在液体流动，从而判断密封皮碗状态。但在部分注水井应用中发现，流量计受测量范围及测试精度影响较大，若密封皮碗漏失量较小时，流量计无法测出有效数据，不能指导验封工作。

3.2 注入压力较高井内封隔器的密封性

部分井的注入层段受吸水量大小影响，存在吸水量低注入压力较高的现象，部分井的注入压力已基本接近破裂压力。因此地面水量的“开-控-开”调节所表现的井下压力变化并不明显，测试的封隔器上部油管空间与封隔器下部油套环形空间的两条压力曲线基本重合无变化，从而无法判断封隔器的密封状况。

针对这种情况，在测试前一天控制或关闭注水，使注水压力下降到较低水平后再进行验封测试，保证验封测试过程中封隔器上部油管空间与封隔器下部油套环形空间的两个压力能够产生较为明显的变化。

3.3 套保级封隔器的密封性

注水井井筒在距离油层段100 m以上的部位基本无固井水泥环，套保级封隔器若失效，极易导致漏失水直接进入浅层段，若漏失严重将导致套损，因此套保级封隔器的密封性验证工作尤为重要。但由于套保级封隔器上部管柱无注水层段，验封测试时改变封隔器上部油管空间压力，封隔器下部油套环形空间的压力不能因封隔器失效而产生变化，因此常规下入仪器的验证方式无法实现套保级封隔器密封性验证[5]。

针对这类问题，只能通过观察油套压变化进行判断，改变油压，若套压跟随油压产生变化，则说明套保级封隔器密封失效。若地面注入压力变化范围较小，则需要观察套管放空的溢流情况做进一步判断。关闭注水，打开套管放空闸门，观察溢流情况：若放压后溢流瞬间停止则可认为套保级封隔器密封良好；若溢流不断则认为套保级封隔器失效。

4 结论

1）目前验封工艺技术仍需在验封范围及准确性方面做进一步的提高。电缆直控式验封技术为主要发展方向，工作效率与可靠性均得到了大幅提高，但在用配注器内部配合密封面尺寸并未实现标准化，导致验封密封皮碗漏失现象较多，且配注器主通道管柱缩径部位极易结垢导致密封皮碗漏失。

2）鉴于目前过油管密封技术的发展，验封工艺也应从配注器转向油管，既可解决注水井配注工具的结构设计，也可避免同位置结垢对验封可靠性的影响。同时套保封隔器的结构应设计验封过流通道，实现套保级封隔器密封性的仪器验证。

3）分层注水井配注器的密封面为目前验封工作的主要部位，此部位结垢及加工尺寸偏差均影响验封工作的可靠性。

参考文献：

[1]吴 奇.井下作业监督[M].2版.北京:石油工业出版社,2003.

[2]吴 奇.勘探与生产工程监督现场技术规范[M].北京:石油工业出版社,2003.

[3]罗英伦,万仁溥.采油技术手册[M].北京:石油工业出版社,2005.

[4]聂海光,王新河.油气田井下作业修井工程[M].北京:石油工业出版社,2002.

[5]赵源浦,李会会,谢 进,等.套管封隔器完井试油期间失效因素分析及对策[J].石油工业技术监督,2016,32(4):52-56.