專利名稱：一種防止管柱蠕動造成封隔器坐封失效的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種防止封隔器坐封失效的方法，具體涉及一種防止管柱蠕動造成封隔器坐封失效的方法。
背景技術(shù)：
擴張式封隔器具有坐封容易、密封效果好的特點，因此多用于找堵水、注水、酸化、 壓裂管柱中，特別是在套管腐蝕、變形及裸眼井段，擴張式封隔器的優(yōu)勢更加明顯。其缺點是，在較低的壓力下坐封后，膠筒緊緊貼在套管壁上，當工作壓力提高時，管柱蠕動就會造成膠筒金屬頭隨中心管移動最終損壞膠筒，因此在超深超高壓井中，由于管柱蠕動現(xiàn)象突出，使用擴張式封隔器的成功率低、有效期短。目前，為了防止管柱蠕動造成擴張式封隔器坐封失效，往往采用水力錨與擴張式封隔器配套使用，當油管中打壓時，擴張式封隔器坐封，同時水力錨開始工作，將油管與套管錨定在一起，這種方式在一定程度上可以防止管柱蠕動；但當油管中卸壓時，由于水力錨失去錨定作用，油管可能形成蠕動，對于油管中卸壓時不解封的擴張式封隔器來說，更容易造成危害。再者，水力錨的錨定強度是有限的，當工作壓差較大時，可能會出現(xiàn)滑動，也就是說，僅靠水力錨的錨定，保險系數(shù)沒有帶卡瓦的水力封隔器大，不能確保管柱不蠕動。如果采用帶卡瓦的Y241封隔器、水力錨與擴張式封隔器配合使用(見附圖1)，由于常規(guī)的Y241封隔器的坐封壓力比擴張式封隔器高，有可能在Y241封隔器坐封前，擴張式封隔器已經(jīng)損壞。如果采用Y221封隔器、水力錨與擴張式封隔器配套使用(見附圖2)，對于超深井來講，扭矩傳遞方面存在風險。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在使用擴張式封隔器組成的分注、酸化、壓裂管柱中，通過隔離坐封器將油管上下分成兩個壓力系統(tǒng)，并通過隔離坐封器的作用使位于其上部的水力卡瓦封隔器先于下部的擴張式封隔器坐封，使水力卡瓦封隔器先坐封后對下部管柱起錨定懸掛作用，以解決下部管柱加壓后造成蠕動的問題。且將隔離坐封器內(nèi)的可打撈堵頭撈出后，為后續(xù)油管內(nèi)的坐封、投撈測試等施工提供足夠大的通道，使隔離坐封器不影響后面正常的坐封、調(diào)配測試、酸化、壓裂等施工的防止管柱蠕動造成擴張式封隔器坐封失效的方法。本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的的
一種防止管柱蠕動造成封隔器坐封失效的方法，其特征在于它包括以下步驟 第一步，下井；按油管柱+伸縮管+水力錨+YMl封隔器+隔離坐封器+偏配+擴張式封隔器+偏配+循環(huán)凡爾+篩管絲堵的分注管柱下井，其中，偏心配水器帶空堵，保證下井時隔離坐封器下部油套是連通的，工具之間按設計要求加減油管及短節(jié)；
第二步，隔離坐封器上部封隔器坐封；坐封時，從油管中打壓，壓力在隔離坐封器的隔離作用下不能進入隔離坐封器下部；隨著壓力的上升，隔離坐封器上部的水力錨首先工作，當壓力上升到9 15 Mpa時，水力卡瓦封隔器坐封并錨定管柱，當壓力上升到15 21 Mpa 時，在水力作用下伸縮管的工作銷釘剪斷并開始工作；
第三步，再繼續(xù)加壓當壓力上升到21 25Mpa時，隔離坐封器上的坐封銷釘被剪斷， 可打撈堵頭與坐封滑套一起下行，坐封滑套上的密封圈離開上接頭的密封段，使隔離坐封器上部油管中的高壓液體經(jīng)過隔離坐封器內(nèi)的坐封滑套和上接頭之間的空隙卸入下部油管中，直至進入地層，地面顯示油管壓力突然下降，此時停止打壓，隔離坐封器上部的水力卡瓦封隔器坐封過程完成；
第四步，打撈堵頭通過試井車利用鋼絲和打撈工具將隔離坐封器上的可打撈堵頭撈出，為下部工具的坐封、投撈測試提供通道；
第五步，隔離坐封器下部封隔器坐封坐封前，利用給偏心配水器投帶死嘴的堵塞器和給底部坐封滑套投球，使隔離坐封器下部帶擴張式封隔器的分注、酸化、壓裂工具串中油套不連通，然后從井口按擴張式封隔器坐封壓力要求打壓，使隔離坐封器下部的擴張式封隔器坐封；
第六步，再按分注、酸化、壓裂設計的具體要求進行驗封、投撈測試、調(diào)配、酸化、壓裂施工。所述的隔離坐封器由可打撈堵頭、上接頭、坐封滑套、坐封銷釘、下接頭、密封圈、 打撈倒刺、卸壓臺階、卸壓孔構(gòu)成，上接頭與下接頭通過螺紋連接，上接頭內(nèi)裝有坐封滑套， 坐封滑套內(nèi)裝有可打撈堵頭，坐封滑套與下接頭的端部通過坐封銷釘固接。所述的第一步中可以按酸化壓裂的要求分別在隔離坐封器上部和下部組配由水力錨、水力卡瓦封隔器和擴張式封隔器組成的工具串。所述的第二步、第三步和第五步中的向油管中打壓的壓力大小可根據(jù)實際要求調(diào)整。本方法也適用于其它由帶卡瓦的水力壓縮封隔器和擴張式封隔器組配的酸化壓裂管柱，只需在水力壓縮封隔器和擴張式封隔器之間加入隔離坐封器，按上述方法使位于隔離坐封器上部的水力卡瓦封隔器先于下部的擴張式封隔器坐封，再撈出可打撈堵頭即可。本發(fā)明的優(yōu)點在于
1、利用隔離坐封器將油管上下分成兩個壓力系統(tǒng)，不是采用常規(guī)的一次打壓坐封，而是采用分段兩次坐封的方式，改變了擴張式封隔器與水力卡瓦封隔器坐封順序，使水力卡瓦封隔器先于擴張式封隔器坐封。2、當隔離坐封器上部的水力卡瓦封隔器坐封過程完成后，對隔離坐封器下部的管柱有一個錨定懸掛作用，能有效防止坐封、注水、酸化、壓裂過程中管柱蠕動造成擴張式封隔器坐封失效。3、由于隔離坐封器上坐封銷釘剪斷后，可打撈堵頭與坐封滑套一起下行，坐封滑套上的密封圈離開上接頭的密封段，上部油管中高壓液體卸壓后，便于撈出可打撈堵頭。4、將隔離坐封器上的可打撈堵頭撈出后，為其下部工具的坐封、投撈測試提供了足夠的通道，使隔離坐封器不影響常規(guī)的調(diào)配測試、酸化和壓裂施工。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的水力錨、Y241封隔器與擴張式封隔器組成的偏心分注管柱；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的水力錨、Y221封隔器與擴張式封隔器組成的偏心分注管柱； 圖3是現(xiàn)有技術(shù)中的水力錨、Y241封隔器組成的分層酸壓管柱； 圖4是按本方法提供的伸縮管、水力錨、YMl封隔器、隔離封隔器、偏心配水器與KX341 擴張式封隔器組成的偏心分注管柱；
圖5是按本方法提供的水力錨、YMl封隔器、坐封隔離器、K341封隔器組成的分層酸壓管柱；
圖6是隔離坐封器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、可打撈堵頭，2、上接頭，3、坐封滑套，4、坐封銷釘，5、下接頭，6、密封圈，7、 打撈倒刺，8、卸壓臺階，9、卸壓孔。具體實施方法
該防止管柱蠕動造成封隔器坐封失效的方法適用于多層分注的油管管柱，現(xiàn)以兩層偏心分注管柱為例(見附圖3)，使用的分層注水管柱結(jié)構(gòu)是由油管柱+伸縮管+水力錨+YMl 封隔器+隔離坐封器+偏心配水器+K341擴張式封隔器+偏心配水器+循環(huán)凡爾+篩管絲堵的工具串組成，其中伸縮管對油管伸縮具有補償功能，水力錨具有錨定油管防止上竄功能，Y241封隔器帶有卡瓦，具有防止管柱下竄、密封油套環(huán)空的功能。隔離坐封器由可打撈堵頭1、上接頭2、坐封滑套3、坐封銷釘4、下接頭5、密封圈6、打撈倒刺7、卸壓臺階8、卸壓孔9構(gòu)成。上接頭2與下接頭5通過螺紋連接，上接頭2內(nèi)裝有坐封滑套3，坐封滑套3內(nèi)裝有可打撈堵頭1，坐封滑套3與下接頭5的端部通過坐封銷釘4固接。所述的隔離坐封器上坐封銷釘4的剪切力大于伸縮管上的工作銷釘?shù)募羟辛?，伸縮管上工作銷釘?shù)募羟辛Υ笥谒ㄍ叻飧羝魃献怃N釘?shù)募羟辛?。隔離坐封器中滑套的最小通徑大于偏心配水器的最小通徑，隔離坐封器在上接頭2、坐封滑套3、可打撈堵頭1上的密封圈的作用下，將油管分成上下兩個不連通的壓力系統(tǒng)，隔離坐封器上部油套是不連通的，在隔離坐封器下部的偏配下井時不帶死嘴，即下部油套是連通的。該防止管柱蠕動造成封隔器坐封失效的方法的具體施工步驟如下
第一步，下井；按油管柱+伸縮管+水力錨+Y241封隔器+隔離坐封器+偏心配水器 +K341擴張式封隔器+偏心配水器+循環(huán)凡爾+篩管絲堵的工具串下井，其中偏心配水器不帶死嘴，保證隔離坐封器下部油套連通。第二步，隔離坐封器上部封隔器坐封；坐封時，先從油管中打壓，由于隔離坐封器的隔離作用壓力不能傳遞到隔離坐封器下部，隔離坐封器上部的工具中，隨著壓力的上升， 水力錨先工作，其次是Y241封隔器坐封和錨定管柱，然后是伸縮管工作銷釘剪斷，伸縮管起到減緩隔離坐封器上部油管蠕動的作用。第三步，再繼續(xù)加壓直到隔離坐封器上的坐封銷釘4被剪斷，可打撈堵頭1與坐封滑套3 —起下行，坐封滑套3上的密封圈離開上接頭2上的密封段，使隔離坐封器上部油管中的高壓液體經(jīng)過隔離坐封器內(nèi)的坐封滑套3和上接頭2之間的空隙卸入下部油管中， 直至進入地層，地面顯示油管壓力突然下降，此時停止打壓，隔離坐封器上部的Y241封隔器坐封過程完成；
第四步，打撈堵頭打撈時，通過試井車利用鋼絲和打撈工具將隔離坐封器上的可打撈堵頭撈出，疏通油管通道，為下部工具的坐封、投撈測試提供通道；
第五步，隔離坐封器下部封隔器坐封坐封前，先將偏心配水器投死嘴，使隔離坐封器下部油套不連通，然后按K341的坐封壓力要求(一般2Mpa內(nèi))打壓坐封。上述五步完成后，再按分注設計的具體要求進行驗封、投撈測試、調(diào)配等后續(xù)施工。下面舉一個具體的實施案例，但本發(fā)明所保護的技術(shù)方案不僅限于該實施例，即在該防止管柱蠕動造成封隔器坐封失效的方法中采用任何隔離坐封器或與其相近似的其它結(jié)構(gòu)，將油管分成上下兩個不同的壓力系統(tǒng)，讓其上部水力卡瓦封隔器先于下面封隔器坐封，對隔離坐封器下部管柱起錨定懸掛作用，防止注水、酸化、壓裂過程中管柱蠕動造成封隔器坐封失效的方法都屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所保護的范圍。實施案例
如圖1所示，某油田DK440井是一口超深井，井深達到5593. 75米，5370. 37米以上分別是Φ339.27πιπι和ΦΜ4. 48mm的套管，下部是215. 9mm鉆頭打的裸眼井段。為了對裸眼井段實施分層注水，我們選用擴張式裸眼封隔器，同時，考慮到油管蠕動對擴張式封隔器的影響，在ΦΜ4. 48mm套管的下部使用水力錨與Y241封隔器，施工時，下完管柱后，從油管中打壓，當壓力上升到IMpii,擴張式裸眼封開始坐封，水力錨開始工作，當壓力上升到5 Mpa, 穩(wěn)壓:3min鐘無壓降，繼續(xù)加壓至9 Mpa時壓力突然下降為0，起出管柱發(fā)現(xiàn)，擴張式裸眼封爆裂，分析認為，擴張式裸眼封在1 Mpa坐封，由于水力錨錨定力不夠，當壓力上升到9 Mpa 時，由于裸眼封膠筒牢牢封在井壁上，管柱伸長后使膠筒破壞。第二次下井時，為了避免出現(xiàn)擴張式封隔器先于水力卡瓦封隔器坐封、以至于出現(xiàn)在水力卡瓦封隔器沒有錨定前擴張式封隔器就已損壞的現(xiàn)象，改用Y221封隔器代替 Y241封隔器，如圖2所示，方法是下完管柱后，正轉(zhuǎn)坐封Y221封隔器，讓Y221封隔器錨定懸掛管柱，減少管柱蠕動對擴張式封隔器的影響，然后再坐封擴張式封隔器，實施結(jié)果是，由于井深，扭矩傳遞困難，Y221封隔器坐封失敗。改用本發(fā)明的防止管柱蠕動造成封隔器坐封失效的方法
井下工具組合按油管柱+伸縮管+水力錨+Y241封隔器+隔離坐封器+偏心配水器 +K341裸眼封隔器+偏心配水器+循環(huán)凡爾+篩管絲堵。如圖3所示。其中，隔離坐封器如圖6所示，由可打撈堵頭1、上接頭2、坐封滑套3、坐封銷釘4、 下接頭5、密封圈6、打撈倒刺7、卸壓臺階8、卸壓孔9構(gòu)成，上接頭2上部有絲扣與上部油管連接，下部有絲扣與下接頭連接，下接頭下部有絲扣下部油管連接，下接頭通過坐封銷釘 4與坐封滑套連接，可打撈堵頭1與坐封滑套3之間有密封圈密封，坐封滑套3與上接頭2 之間有密封圈密封，通過可打撈堵頭1、坐封滑套3、上接頭2之間的密封圈密封可將上下油管分隔成不連通的兩個壓力系統(tǒng)，坐封滑套3的上密封圈的下部有卸壓孔9，在上接頭2上與坐封滑套3密封段的下部有一個內(nèi)徑突然擴大的卸壓臺階8，坐封滑套3的最小內(nèi)徑大于偏心配水器的最小內(nèi)徑，可打撈堵頭1上制作有打撈倒刺7。施工步驟
第一步，下井。按油管柱+伸縮管+水力錨+Y241封隔器+隔離坐封器+偏心配水器 +K341裸眼封隔器+偏心配水器+循環(huán)凡爾+篩管絲堵的管柱結(jié)構(gòu)下井，如圖3。其中兩個偏心配水器堵塞器上不裝死嘴，使隔離坐封器下部油套連通。第二步，隔離坐封器上部封隔器坐封。坐封時，先從油管中打壓，由于隔離坐封器的隔離作用，隔離坐封器上部的工具中，隨著壓力的上升，水力錨先工作，其次是Y241水力卡瓦封隔器坐封和錨定管柱，然后是伸縮管工作銷釘剪斷，伸縮管起到減緩隔離坐封器上部油管蠕動的作用。第三步，再繼續(xù)加壓，直到剪斷隔離坐封器上的坐封銷釘，可打撈堵頭與坐封滑套一起下行，坐封滑套上密封圈離開了上接頭上的密封段，坐于下接頭的上端面上，隔離坐封器上部油管中高壓液體經(jīng)過隔離坐封器內(nèi)滑套與上接頭之間的空隙、坐封滑套上的卸壓孔、坐封滑套與可打撈堵頭下部之間的空隙卸入下部油套中，直至進入地層，地面顯示油管壓力突然下降，此時停止打壓，隔離坐封器上部水力卡瓦封隔器坐封過程完成。第四步，打撈可打撈堵頭。打撈時，試井車利用鋼絲和打撈工具將隔離坐封器上的可打撈堵頭撈出，為下部工具的坐封、投撈測試提供了通道。第五步，隔離坐封器下部封隔器坐封。坐封前，將兩個偏心配水器投帶死嘴的堵塞器，使油套不連通，然后從井口按擴張式封隔器坐封壓力要求打壓坐封隔離坐封器下部的擴張式封隔器。最后按分注設計的具體要求進行驗封、投撈測試、調(diào)配施工。另一個實施案例如圖4，是現(xiàn)有技術(shù)中的水力錨、Y241封隔器組成的分層酸壓管柱，其缺點是Y241密封性能不如K341，且下面兩級Y241之間易沉砂造成Y241解封困難，而按本方案改進后的由水力錨、Y241封隔器、坐封隔離器、K341封隔器組成的分層酸壓管柱， 如圖5，克服了上述缺點，解決了高壓造成管柱蠕動對K341的影響，同時也避免了沉砂造成的Y241解封困難問題。坐封過程與上例相同，只是在第五步中將兩個偏心配水器投帶死嘴的堵塞器改為投球進入底部坐封滑套。
權(quán)利要求
1.一種防止管柱蠕動造成封隔器坐封失效的方法，其特征在于它包括以下步驟第一步，下井；按油管柱+伸縮管+水力錨+YMl封隔器+隔離坐封器+偏配+擴張式封隔器+偏配+循環(huán)凡爾+篩管絲堵的分注管柱下井，其中，偏心配水器帶空堵，保證下井時隔離坐封器下部油套是連通的，工具之間按設計要求加減油管及短節(jié)；第二步，隔離坐封器上部封隔器坐封；坐封時，從油管中打壓，壓力在隔離坐封器的隔離作用下不能進入隔離坐封器下部；隨著壓力的上升，隔離坐封器上部的水力錨首先工作， 當壓力上升到9 15 Mpa時，水力卡瓦封隔器坐封并錨定管柱，當壓力上升到15 21 Mpa 時，在水力作用下伸縮管的工作銷釘剪斷并開始工作；第三步，再繼續(xù)加壓當壓力上升到21 25Mpa時，隔離坐封器上的坐封銷釘(4)被剪斷，可打撈堵頭(1)與坐封滑套(3)—起下行，坐封滑套(3)上的密封圈(6)離開上接頭的密封段，使隔離坐封器上部油管中的高壓液體經(jīng)過隔離坐封器內(nèi)的坐封滑套(3)和上接頭 (2)、可打撈堵頭(1)之間的空隙卸入下部油管中，直至進入地層，地面顯示油管壓力突然下降，此時停止打壓，隔離坐封器上部的水力卡瓦封隔器坐封過程完成；第四步，打撈堵頭通過試井車利用鋼絲和打撈工具將隔離坐封器上的可打撈堵頭 (1)撈出，疏通油管通道，為下部工具的坐封、投撈測試提供通道；第五步，隔離坐封器下部封隔器坐封坐封前，利用給偏心配水器投帶死嘴的堵塞器和給底部坐封滑套投球，使隔離坐封器下部帶擴張式封隔器的分注、酸化、壓裂工具串中油套不連通，然后從井口按擴張式封隔器坐封壓力要求打壓，使隔離坐封器下部的擴張式封隔器坐封；第六步，再按分注、酸化、壓裂設計的具體要求進行驗封、投撈測試、調(diào)配、酸化、壓裂施工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止管柱蠕動造成封隔器坐封失效的方法，其特征在于所述的隔離坐封器由上接頭(2)、下接頭(5)、坐封滑套(3)、可打撈堵頭(1)、密封圈 (6)、坐封銷釘(4)、打撈倒刺(7)、卸壓臺階(8)、卸壓孔(9)組成，上接頭(2)與下接頭(5) 通過螺紋連接，上接頭(2)內(nèi)裝有坐封滑套(3)，坐封滑套(3)內(nèi)裝有可打撈堵頭(1)，坐封滑套(3)與下接頭(5)的端部通過坐封銷釘(4)固接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止管柱蠕動造成封隔器坐封失效的方法，其特征在于所述的隔離坐封器在上部油管內(nèi)的水壓作用下，坐封銷釘(4)被剪斷后，可打撈堵頭 (1)與坐封滑套(3)—起下行，坐封滑套(3)上的密封圈(6)離開上接頭(2)的密封段，使隔離坐封器上部油管中的高壓液體經(jīng)過隔離坐封器內(nèi)的坐封滑套(3)上的卸壓孔(9)和上接頭(2)上的卸壓臺階(8)構(gòu)成的空隙通道卸入下部油管中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止管柱蠕動造成封隔器坐封失效的方法，其特征在于所述的第一步中可以按酸化壓裂的要求分別在隔離坐封器上部和下部組配由水力錨、 水力卡瓦封隔器和擴張式封隔器組成的工具串。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止管柱蠕動造成封隔器坐封失效的方法，其特征在于所述的第二步、第三步和第五步中的向油管中打壓的壓力大小根據(jù)實際要求進行相應調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種防止封隔器坐封失效的方法，具體涉及一種防止管柱蠕動造成封隔器坐封失效的方法。本發(fā)明是在使用擴張式封隔器組成的分注、酸化、壓裂管柱中，為了防止管柱蠕動造成擴張式封隔器坐封失效，通過使用隔離坐封器將油管上下分層為兩個壓力系統(tǒng)，使位于隔離坐封器上部的水力卡瓦封隔器先于下部的擴張式封隔器坐封，且隔離坐封器上可打撈堵頭撈出后，為下部工具的坐封、投撈測試提供了足夠通道，使隔離坐封器不影響常規(guī)的分注、酸化、壓裂施工。由于位于隔離坐封器上部的水力卡瓦封隔器坐封后對下部管柱有錨定懸掛作用，能有效防止管柱蠕動造成擴張式封隔器坐封失效，本方法也適于其它水力壓縮式封隔器組成的分注、酸化、壓裂管柱。
文檔編號E21B33/122GK102268972SQ20111022260
公開日2011年12月7日 申請日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月4日
發(fā)明者李楊 申請人:荊州市翔龍石油科技有限公司