剪销封隔器使用常见问题及原因分析
仪器信息网 · 2009-08-02 21:40 · 4113 次点击
摘要:阐述了剪销封隔器的结构及工作原理,分析了剪销封隔器在套管井跨隔测试和压后抽汲排液求产中的作用,通过实例对剪销封隔器使用产生的问题进行分析,同时提出相应的解决办法和预防措施,为施工提供借鉴。
关键词:结构工作原理失封原因解决办法
1、剪销封隔器的基本概述
1.1剪销封隔器的结构及工作原理
剪销封隔器由旁通机构、密封装置和剪销机构等组成(如图1-1所示),使用中可独立操作,按需座封,能对待测地层段实现准确、可靠的间隔密封,为实现对同一口井有两个以上待测地层段进行跨隔测试和压后抽汲排液求产提供了可靠的技术手段,其结构简单,操作方便。上部的旁通密封部分与套管卡瓦封隔器相同,下部采用剪销结构,当需要座封时下放管柱剪断剪销即可实现座封。测试管柱或排液求产管柱下至预定位置时,旋转管柱当卡瓦封隔器坐封后,继续加较大的压缩负荷时,剪销封隔器的剪销剪断,剪销封隔器坐封从而对测试层段进行跨隔测试和压裂层进行排液求产,解封时上提管柱即可解封。
1.2剪销的作用
在下测试或压后抽汲排液求产管柱过程中,上部管柱的重量作用于剪销上并推动下部工具下行,保护封隔器胶筒不受压缩,处于完好状态下达到目的位置;坐封时,上部管柱重量通过剪销施加给下封隔器坐封。而后,剪销剪断,心轴下行,压缩胶筒坐封(上封隔器坐封)。显然,剪销的作用有两个:一是在下测试管柱中保护胶筒不受压缩,处于完好状态下达到目的层;二是坐封时给下封隔器提供一个可靠的坐封力,保证下封隔器先坐封。如果下钻过程中激动或遇阻压力大于剪销剪切力,剪销剪断,继续下管柱,在下部工具摩擦阻力作用下,心轴下行(关闭旁通)压着胶筒推动下部工具下行,使胶筒压缩膨胀,摩擦损坏,上封隔器坐封不严,导致测试或排液求产失败。即使剪销封隔器的胶筒不损坏,也可能导致下封隔器坐封不严,因为上下封隔器同时坐封,没有足够的坐封力。
1.3剪销封隔器的常见管柱结构
1.3.1剪销封隔器用于套管井的跨隔测试管柱图
剪销封隔器与卡瓦封隔器配合使用,两者中间配有重型筛管,常用于套管井的跨隔测试(如图1-2所示)。
1.3.2剪销封隔器用于套管井的压后排液求产管柱图
剪销封隔器与卡瓦封隔器配合使用,两者中间配有防砂筛管,也常用于套管井的压后排液求产(如图1-3所示)。
2、剪销封隔器使用常见问题和原因分析
2.1剪销封隔器在测试井使用出现的问题及原因分析
2.1.1剪销封隔器中途坐封
××井,层序C2-1层,采用MFE(Ⅱ)测试管柱进行测试,求取地层流体性质和产能。下测试管柱至148根时中途坐封,缓慢上提管柱解封,继续下管柱至预定位置,测初静液柱压力10min,环空液面稳定,可以判断管柱不漏失,初开井,环空液面下降,开井10min后关井,关井后向环空灌水0.6m3液面至井口,加油管短接调整坐封位置,再次开井环空液面也很快消失,可以断定剪销封隔器失封,起出管柱发现剪销封隔器胶筒胶皮损坏,从而引起封隔器不密封,测试失败。
分析其原因还是由于管柱下放较快和不平稳,造成剪销封隔器中途已被剪断,引起封隔器胶筒膨胀,进而在下管柱过程中胶筒与套管摩擦,引起胶筒变形,失去了密封性能,测试失败。如图2-1××井测试施工曲线所示,就是典型的剪销封隔器中途坐封的例子,但卡瓦封隔器不坐封。图中的左图是整个测试施工曲线,右图是截取下管柱过程的施工曲线,从右图中可以看出,圈定的曲线呈锯齿状,这是由于管住下放较快,产生过大的激动压力,导致剪销封隔器的剪销中途被剪断。因此下管柱一定要按照操作规程施工,操作人员一定要平稳操作,控制管柱下放速度在30根/小时为宜,以免引起剪销封隔器胶筒损坏而影响测试效果。
这里也要提到的是,中途遇阻也可以导致剪销被剪断,一种是套管的变径引起遇阻,另一种是稠油引起遇阻。因此,施工前技术员要进行详细的技术交底,对重要的施工工序要严格把关,入井前工具要认真检查,对于易漏失的扣要上紧上满,必要时缠好密封带,油管要涂抹丝扣油,下测试管柱要控制下钻速度并且平稳。由此可以看出,跨隔测试的成败关键在于剪销封隔器中的剪销,必须保证剪销在下钻过程中不被提前剪断。所以下测试管柱要平稳,严格按照标准施工。
2.1.2地面开关井操作管柱蠕动引起剪销封隔器失封
××井,层序C1-1层,采用MFE(Ⅱ)测试管柱进行测试,求取地层流体性质和产能。
从××井测试施工曲线分析得出,初开井和初关井均正常,环空液面都稳定,二开井初期也正常,二开井后约10min时环空液面下降,二开井20min后环空液面已经消失,测试失败。
从以上分析可以得出,这是剪销封隔器失封引起的情况。这种情况是二开井上提管柱过程中,管柱蠕动,引起剪销封隔器胶筒瞬间变形,井下开井以后胶筒没有恢复到原来的状态,失去了密封的效果,从而引起剪销封隔器失封。可以看出,一方面剪销封隔器的胶筒相对而言比较脆弱,既要保证密封效果,又要考虑到它的强度;另一方面是井下的情况比较复杂,地面操作不当,可能引起封隔器胶筒变形的情况。因此,下完测试管柱要保证足够的坐封吨位,吨位过低井口要反加压增加吨位,开关井时要确保测试管柱不解封或不瞬间解封,整个关井期间保证管柱没有窜动,地面操作正确无误。另外就是胶筒在保证密封的前提下,强度方面进一步加强。
2.2剪销封隔器在压后排液求产井使用出现的问题及原因分析
××井S2-1层,压裂后采用剪销封隔器和卡瓦封隔器配合管柱进行抽汲排液求产,管柱下至预定位置坐封后,进行抽汲排液,当抽汲至第2天时发现抽汲液面明显上涨,观察发现环空液面消失,判断剪销封隔器失封导致的,起出管柱发现剪销封隔器胶筒损坏。从××井施工曲线分析其原因是排液之前井口没有反加压,由于抽汲速度太快产生一个向上的抽汲力,导致管柱上窜,剪销封隔器与套管产生摩擦导致胶筒损坏,进而引起封隔器不密封。因此,为保证抽汲质量,下完抽汲排液求产管柱以后井口要反加压1-2吨左右,防止管柱上窜;抽汲时,抽子沉没度要小于300m,对于压后易吐砂的井,更要控制好抽子沉没度,小于200m为宜。
3、总结及建议
3.1施工前技术员要进行详细的技术交底,对重要的施工工序要严格把好关;
3.2测试工具入井前要严格检查,易漏失的扣要缠好密封带并上紧上满;
3.3下测试管柱要平稳,控制管柱下放速度在30根/小时为宜。
参考文献:
文浩,杨存旺.《试油作业工艺技术》,2002年4月第一版2006年9月北京第3次印刷