申晓莉，陈立海，王子建，曹荣荣

（1.低渗透油气田勘探开发国家工程试验室，西安710021；2.长庆油田分公司a.油气工艺研究院；b.安全环保处，西安710018）①

长庆油田开发层系多，存在多层叠合现象，且层系内油层发育，油层非均质性强，精细分层注水是油藏剖面调整的一种有效方法［1－2］。为了提高原油采收率，需要对注水井进行分层注水，扩大注入水波及体积。随着油藏刻画精细化，要求注水开发油藏实施精细注水，分注层数越来越多，常规Y341型注水用封隔器能满足油田两层分层注水管柱的要求，其单个封隔器解封力为50～60kN。多层分注管柱上同时使用3个及以上的封隔器，多个封隔器需要整体上提一次解封，需要150～180kN的解封力才能有效解封，加上注水油管自身的重力，将接近修井机300kN的极限拉力，造成起钻作业风险大［3－5］。为此，本文利用常规Y341型注水用封隔器坐封及解封原理，通过结构优化设计，研制了Y341型多级分注井逐级解封封隔器，其具有封隔器坐封性能稳定、解封力小（仅30～40kN）的特点，同时实现多个封隔器从上至下的依次解封，克服多层分注井的解封载荷叠加效应，降低作业风险，为分层注水工艺提供技术支撑。

1 技术分析

1.1 结构

Y341型多级分注井逐级解封封隔器结构如图1。该封隔器采用锁指爪与锁套配合锁紧，能有效防止封隔器坐封后在注水压力波动下失效，设计解封力仅30～40kN，可实现多个封隔器从上至下的依次解封。

1.2 工作原理

当封隔器下入至预定深度后，从油管注入的加压液体沿内中心管流入，经连接接头下端导压孔进入。液压作用在下活塞上，推动下活塞套上行，剪断坐封剪钉，推动上活塞套和下胶筒座上行，压缩边胶筒和中胶筒，同时推动外中心管上行，推动锁套上行，继续压缩胶筒，至锁套套在锁指爪上，被锁环锁定，防止胶筒回弹，实现坐封。反洗井时，液体从反洗套通孔进入，经中心管和外中心管之间的环空，液压推动反洗活塞压缩弹簧向下运动，使中心管与外中心管之间的环空与上活塞套出液孔连通，形成过流通道，实现反洗井。洗井完成后，在弹簧作用下，反洗活塞向上运动，推动压帽挤压限位套上的T型圈，实现反洗活塞上端与下胶筒座下端面的密封，从而关闭洗井通道。解封时，上提管柱，带动上接头、中心管和上外套上移，剪断解封剪钉，中心管上移，使锁指爪与锁环失去支撑点，二者分离，各胶筒在自身弹力作用下回收，实现封隔器解封。

1.3 主要技术参数

最大外径 114mm

最小通径 55mm

总长 1 155mm

适应套管内径 121～124mm

坐封压力 10～15MPa

工作压力 30MPa

洗井压力 5MPa

工作温度 130℃

解封载荷 30～40kN

胶筒型号 YS113

连接螺纹 2 TBG

1.4 技术特点

Y341型多级分注井逐级解封封隔器是在分析总结常规Y341型封隔器在多级分注井的应用基础上，通过优化设计坐封锁定结构和解封机构而成研制。该封隔器具有如下技术特点：

1） 坐封压力低，在高压注水区块可采用水井注水系统从油管注水坐封，省去了水泥车坐封封隔器。

2） 改变了坐封锁定机构，采用锁指爪与锁套配合锁紧，有效防止注水压力波动下封隔器失效，提升封隔器的稳定性。

3） 解封力低（仅需要30～40kN），且可以多级封隔器进行逐级解封，克服多层分注井的解封载荷叠加，降低作业风险。

2 室内试验

在室内试验井对其开展性能检验试验，下入试验井筒工具串为丝堵＋多级分注井逐级解封封隔器3＋多级分注井逐级解封封隔器2＋多级分注井逐级解封封隔器1＋油管短接，连接地面加压系统及压力试验机（50MPa），加压至15MPa完成封隔器坐封，稳压15MPa，30min不渗不漏；升压至30 MPa，稳压30min不渗不漏。上提管柱解封，拉力28kN封隔器解封，并且每级封隔器解封时均有明显压力显示。试验结果表明该封隔器在25MPa时，密封性能良好，单个封隔器解封力低（约30 kN），并可实现逐级解封。

3 现场试验

Y341型多级分注井逐级解封封隔器于2012－06开始在华庆油田投入现场试验，通过不断改进完善后推广应用，至目前为止现场试验了98井次，最大注水压力22MPa，最大级为5级。在施工过程中未出现中途坐封、注水时未出现密封不严等现象，工艺成功率100%，最长有效期达450d，其间洗井及测试调配工作正常。

随着华庆油田细分注水井层段不断增加，使用Y341型多级分注井逐级解封封隔器后效果明显。例如C423井，细分前2级，细分后达到4级。2012－08－27下入Y341型多级分注井逐级解封封隔器，后进行了验封流量调配，表明4级封隔器全部密封，工艺成功100%。2013－08－22该井增注作业，起钻时4级封隔器逐级解封成功，最大拉力32kN，封隔器井下工作时间达到360d，期间测试4次，洗井2次。

4 结论

1） 研制的Y341型多级分注井逐级解封封隔器，有效降低了封隔器解封力（仅30～40kN），同时实现多套封隔器逐级解封功能。

2） 采用锁指爪与锁套配合锁紧机构，有效防止注水压力波动下封隔器失效，提升封隔器的稳定性。同时通过上提管柱使锁指爪与锁环失去支撑点，二者分离，实现封隔器逐级解封。

3） 通过室内试验及现场试验，验证了该封隔器解封力低，可实现管柱封隔器的逐级解封，满足油田3～5级的分层注水需要。随着油田精细注水开发，具有广阔的应用前景。

［1］赵政璋，王元基，隋军，等.油田注水开发技术与管理［M］.北京：石油工业出版社，2010.

［2］于九政，陈伟，晏耿成，等.多级分注井封隔器研制与应用［J］.石油矿场机械，2012，41（11）：66－68.

［3］张丽娟，赵广民，赵粉霞，等.Y241型封隔器分压管柱可靠性分析［J］.石油矿场机械，2010，39（7）：25－28.

［4］赵明宸.分层注水管柱封隔器受力分析［J］.长江大学学报：自然科学版，2011，8（4）：59－62.

［5］董文魁，尚水龙，唐凡，等.新型Y341型封隔器的研制与应用［J］.石油矿场机械，2012，41（5）：74－76.