朱 華

(大慶油田有限責任公司測試技術服務分公司 黑龍江 大慶 163000)

0 引 言

分層注水井驗封是一種常規(guī)試井項目，目前常用的驗封工藝有密封段驗封和堵塞式壓力計驗封兩類。密封段驗封工藝用密封段封住配水器中心通道，通過改變井口注水壓力(“開-關-開”井或者“關-開-關”井)了解配水器以下流量和壓力的變化情況，判斷封隔器密封狀態(tài)[1-3]，能一次下井高效完成多個層段的驗封[4]，但是不能確認配水器偏孔的密封狀況[5]。堵塞式壓力計驗封工藝通過投撈把每個驗封層段配水器偏孔內(nèi)的堵塞器更換為堵塞式壓力計，然后改變井口注水壓力，了解套壓是否隨著油壓聯(lián)動，判定封隔器是否密封[6-7]；該方法投撈次數(shù)較多，施工時間較長，影響成功率的因素較多[8-9]；但該工藝可以一同確認封隔器和配水器偏孔的密封狀況，而且可以通過綜合分析多層段的壓力曲線來判斷封隔器的密封性。從技術層面講，堵塞式壓力計驗封的準確性更高。

目前油田有部分水井井下封隔器已更換為可洗井封隔器。這種封隔器在結構上增加了洗井閥以及洗井通道，可以通過油套環(huán)空注水加壓，將封隔器膠筒上下端的洗井通道打開，從而進行反洗井操作。當上套壓、下套壓、油管壓力發(fā)生變化時，有可能使洗井閥打開，造成可洗井封隔器平時密封、驗封時不密封的現(xiàn)象。為此，需要完善施工工藝，解決可洗井封隔器堵塞式壓力計驗封問題。

1 可洗井封隔器洗井原理

可洗井封隔器有多種型號，大慶油田常用的井下封隔器為Y341-114型可洗井封隔器[10]。其主要結構如圖1所示。在膠筒上段設計有洗井活塞(9)，洗井活塞(9)設有限位及彈簧機構，可以在缸套(6)與上中心管(8)的環(huán)空內(nèi)上下移動，洗井活塞(9)下端連接有洗井通道，洗井通道為上中心管(8)與外中心管(11)的環(huán)形空間，穿過封隔器通往下缸體外。

圖1 Y341可洗井封隔器結構原理圖

1-擋環(huán)；2-銷釘；3-上接頭；4-解封剪釘；5-O型圈；6、20-坐封缸套；7-平衡活塞；8-上中心管；9-洗井活塞；10-異形圈；11-外中心管；12-膠筒；13-隔環(huán)；14-壓帽；15-上鎖塊；16-下鎖塊；17-鎖環(huán)套；18-鎖環(huán)；19-下部中心管；21-下接頭；22-緊固件；23-防扭銷釘

可洗井封隔器坐封時，一般要求配水器下死嘴堵塞器，部分類型的可洗井封隔器只要求配水器中帶有正常水嘴堵塞器，其目的是為了在地面打壓時油管壓力能夠高于油套環(huán)空壓力，當兩者壓差高于8 MPa，封隔器膠筒脹開，密封油套環(huán)形空間(見圖2)，并由封隔器鎖定機構鎖定，使封隔器坐封，滿足生產(chǎn)需求。

圖2 管柱結構示意圖

對于可洗井封隔器，除了膠筒密封外，洗井通道是否密封直接影響分層測壓資料準確性。如公式(1)所示，以第一級封隔器為例，當油管壓力高于第一級封隔器上部油套環(huán)空壓力約0.6 MPa時，壓力向下作用在洗井活塞上，使其下行，將洗井通道密封，此時封隔器上、下層間處于封隔狀態(tài)。洗井閥保持關閉。

p油-p1≥0.6 MPa

(1)

式中，p油為油管壓力，p1為油套環(huán)空壓力。

洗井時，從油套環(huán)空泵入洗井液，油套環(huán)空壓力高于油管壓力,當滿足：

p1-p油≥0.6 MPa

(2)

壓力向上作用在洗井活塞上，使洗井活塞上行，打開洗井通道，洗井液由膠筒上缸體進入外中心管環(huán)空的洗井通道，穿過封隔器，由下缸體穿出，實現(xiàn)了對封隔器的穿越。此時，第一級封隔器膠筒并不解封，但洗井通道打開，造成第一級封隔器上、下油套環(huán)空壓力連通：

p2=p1

(3)

p2壓力隨即增加，滿足第二級封隔器洗井閥的打開條件。由此，可洗井封隔器的洗井閥在油套環(huán)空壓力的作用下逐級打開，使洗井液由環(huán)空向下逐級通過封隔器，由管柱下端球閥進入油管返出地面，完成洗井過程。

洗井完成后，必須滿足條件(1)時，洗井閥才會關閉，否則洗井閥將會一直處于打開狀態(tài)。

從上面分析可知，進行洗井、注水、開關井、投撈、驗封、放空等操作時，若井下壓力擾動較大，可導致可洗井封隔器的洗井閥產(chǎn)生動作，使得井下各封隔器的密封狀態(tài)發(fā)生改變，造成測試曲線形態(tài)異常。在現(xiàn)場測試中已遇到這種情況，下面用實例進行分析。

2 “關-開-關”驗封工藝存在的問題

采油六廠L5-26XX井為一口3層段注水井，使用3級Y341-114MTL可洗井封隔器。該封隔器特點為正常注水即可使封隔器坐封，無需泵車打壓釋放封隔器。在進行分層測壓前對該井3級封隔器進行驗封，采用常規(guī)的堵塞式壓力計及“關-開-關”驗封工藝。在驗封前撈堵塞器導致地層反吐，井內(nèi)較臟，無法繼續(xù)測試，因此在驗封前進行了洗井。

驗封施工步驟：先對偏2、偏3層投堵塞式壓力計，“關-開-關”各20 min。然后拔出偏3壓力計，不動偏2壓力計，對偏1層投入壓力計，“關-開-關”各20 min。測試曲線見圖3～圖5。圖中紅色、蘭色和黑色曲線分別為隨時間變化的地層壓力曲線、油管壓力曲線和溫度曲線。當封隔器密封時，測量到的地層壓力不應隨油管壓力變化聯(lián)動。

偏3驗封曲線(圖3)顯示，地層壓力隨時間延長逐漸下降，不受油管壓力降低與升高影響，第3級封隔器密封。

偏1驗封曲線(圖4)顯示，第1級保護封隔器時而密封時而不密封。在對偏1配水器投入壓力計后，地層壓力下降，油管壓力上升，表現(xiàn)為封隔器密封。但在一關過程中，當油管壓力下降到一定數(shù)值時，地層壓力突然上升至油管壓力，而后緩慢下降，表現(xiàn)為封隔器不密封。在一開過程中，地層壓力不升反降，表現(xiàn)為封隔器密封。在二關時同一關時情況相同，表現(xiàn)為封隔器不密封。究其原因，由于第一級保護封隔器上部油套環(huán)空壓力與油管壓力基本相同，在對偏1投入壓力計后，偏1層地層壓力下降；在關井時，當油管壓力下降到一定壓力時，滿足了洗井閥打開條件式(2)，因此保護封隔器與偏1連通，導致偏1地層壓力增高；當開井時，由于油管壓力增加，繼而滿足條件式(1)，導致洗井閥關閉，地層壓力又轉(zhuǎn)而下降。

圖3 L5-26XX偏3驗封曲線

圖4 L5-26XX偏1驗封曲線

圖5 L5-26XX偏2驗封曲線

偏2驗封曲線(圖5)顯示，第2級封隔器前期不密封，后期密封。偏2層曲線有二次驗封過程，前段為同偏3的驗封過程，曲線表現(xiàn)第2級封隔器不密封。后段為同偏1的驗封過程，曲線表現(xiàn)第2級封隔器密封。然而偏2層在驗封期間沒有其它動作，曲線前后出現(xiàn)截然不同的驗封結果顯然有悖常理。通過分析可知，第2級封隔器在洗井后沒有關閉，由于該井偏1為主吸水層，第一次驗封時對偏2、偏3層油管憋壓不夠高，第2級封隔器的洗井閥沒有關閉，造成驗封結果為不密封。第二次驗封時，偏1投入壓力計后導致油管壓力上升約1.5 MPa(由20.47 MPa上升至21.9 MPa)，滿足了條件式(1)，因此第2級封隔器的洗井閥關閉，驗封結果為密封。

綜上分析，我們認為該井3級封隔器均密封，可以正常進行分層測壓測試。分層測壓曲線見圖6～圖8。圖中紅色是地層壓力曲線，蘭色是油管壓力曲線。分層壓力測試結果表明，該井封隔器密封良好，地層壓力曲線能正常反映各層段壓降情況。

圖6 L5-26XX偏1分層測壓曲線

圖7 L5-26XX偏2分層測壓曲線

圖8 L5-26XX偏3分層測壓曲線

從此井驗封情況和可洗井封隔器的洗井工作原理來看，目前的“關-開-關”驗封工藝不適用于使用可洗井封隔器的水井。為此，在幾口同類水井中嘗試了一種新的“升-降-升”驗封工藝，取得了良好的效果。

3 “升-降-升”驗封工藝的現(xiàn)場應用

為避免驗封時油管壓力降低，導致洗井閥打開，我們設計了“升-降-升”驗封工藝。即分段逐層驗封，留有注水層，在各層投入堵塞式壓力計后，以當前壓力為基準，采用升壓法進行激動，升壓1～2 MPa，然后降至基準壓力，再重復一次，每個壓力臺階持續(xù)5 min。

升壓法的優(yōu)點在于：避免洗井閥打開導致測試結果不準；如果洗井閥已經(jīng)打開，升壓可以使洗井閥關閉，消除洗井閥影響因素干擾，使驗封結果更準確。

采油六廠L13-27XX井為一口5層段注水井，使用5級Y341-114MTL可洗井封隔器。對該井驗封時，按照“升-降-升”驗封工藝，實施了成功的驗封，驗封曲線見圖9～圖13，圖中紅色是地層壓力曲線，蘭色是油管壓力曲線。各層逐級投入后，地層壓力均呈現(xiàn)壓降走勢，應用“升-降-升”驗封工藝，驗封曲線沒有出現(xiàn)異常情況，并且通過曲線可以判斷該井5級封隔器全部密封、洗井閥沒有打開。

圖9 L13-27XX偏1驗封曲線

圖10 L13-27XX偏2驗封曲線

圖11 L13-27XX偏3驗封曲線

圖12 L13-27XX偏4驗封曲線

圖13 L13-27XX偏5驗封曲線

4 結論及建議

針對使用可洗井封隔器的分層注水井，采用堵塞式壓力計驗封時，在不改變驗封儀器設備的情況下，作為“關-開-關”井口壓力激動方式的一項改進，“升-降-升”井口壓力激動方式消除了封隔器洗井通道可能打開造成的影響，提高了驗封成功率以及施工效率，提高了驗封結果的可靠性和準確性。

目前大慶油田各采油廠均有可洗井封隔器在用。建議采用“升-降-升”的井口壓力激動方式對可洗井封隔器進行驗封。