专利名称：一种防止管柱蠕动造成封隔器坐封失效的方法
技术领域：
本发明涉及一种防止封隔器坐封失效的方法，具体涉及一种防止管柱蠕动造成封隔器坐封失效的方法。
背景技术：
扩张式封隔器具有坐封容易、密封效果好的特点，因此多用于找堵水、注水、酸化、 压裂管柱中，特别是在套管腐蚀、变形及裸眼井段，扩张式封隔器的优势更加明显。其缺点是，在较低的压力下坐封后，胶筒紧紧贴在套管壁上，当工作压力提高时，管柱蠕动就会造成胶筒金属头随中心管移动最终损坏胶筒，因此在超深超高压井中，由于管柱蠕动现象突出，使用扩张式封隔器的成功率低、有效期短。目前，为了防止管柱蠕动造成扩张式封隔器坐封失效，往往采用水力锚与扩张式封隔器配套使用，当油管中打压时，扩张式封隔器坐封，同时水力锚开始工作，将油管与套管锚定在一起，这种方式在一定程度上可以防止管柱蠕动；但当油管中卸压时，由于水力锚失去锚定作用，油管可能形成蠕动，对于油管中卸压时不解封的扩张式封隔器来说，更容易造成危害。再者，水力锚的锚定强度是有限的，当工作压差较大时，可能会出现滑动，也就是说，仅靠水力锚的锚定，保险系数没有带卡瓦的水力封隔器大，不能确保管柱不蠕动。如果采用带卡瓦的Y241封隔器、水力锚与扩张式封隔器配合使用(见附图1)，由于常规的Y241封隔器的坐封压力比扩张式封隔器高，有可能在Y241封隔器坐封前，扩张式封隔器已经损坏。如果采用Y221封隔器、水力锚与扩张式封隔器配套使用(见附图2)，对于超深井来讲，扭矩传递方面存在风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在使用扩张式封隔器组成的分注、酸化、压裂管柱中，通过隔离坐封器将油管上下分成两个压力系统，并通过隔离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扩张式封隔器坐封，使水力卡瓦封隔器先坐封后对下部管柱起锚定悬挂作用，以解决下部管柱加压后造成蠕动的问题。且将隔离坐封器内的可打捞堵头捞出后，为后续油管内的坐封、投捞测试等施工提供足够大的通道，使隔离坐封器不影响后面正常的坐封、调配测试、酸化、压裂等施工的防止管柱蠕动造成扩张式封隔器坐封失效的方法。本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的的
一种防止管柱蠕动造成封隔器坐封失效的方法，其特征在于它包括以下步骤 第一步，下井；按油管柱+伸缩管+水力锚+YMl封隔器+隔离坐封器+偏配+扩张式封隔器+偏配+循环凡尔+筛管丝堵的分注管柱下井，其中，偏心配水器带空堵，保证下井时隔离坐封器下部油套是连通的，工具之间按设计要求加减油管及短节；
第二步，隔离坐封器上部封隔器坐封；坐封时，从油管中打压，压力在隔离坐封器的隔离作用下不能进入隔离坐封器下部；随着压力的上升，隔离坐封器上部的水力锚首先工作，当压力上升到9 15 Mpa时，水力卡瓦封隔器坐封并锚定管柱，当压力上升到15 21 Mpa 时，在水力作用下伸缩管的工作销钉剪断并开始工作；
第三步，再继续加压当压力上升到21 25Mpa时，隔离坐封器上的坐封销钉被剪断， 可打捞堵头与坐封滑套一起下行，坐封滑套上的密封圈离开上接头的密封段，使隔离坐封器上部油管中的高压液体经过隔离坐封器内的坐封滑套和上接头之间的空隙卸入下部油管中，直至进入地层，地面显示油管压力突然下降，此时停止打压，隔离坐封器上部的水力卡瓦封隔器坐封过程完成；
第四步，打捞堵头通过试井车利用钢丝和打捞工具将隔离坐封器上的可打捞堵头捞出，为下部工具的坐封、投捞测试提供通道；
第五步，隔离坐封器下部封隔器坐封坐封前，利用给偏心配水器投带死嘴的堵塞器和给底部坐封滑套投球，使隔离坐封器下部带扩张式封隔器的分注、酸化、压裂工具串中油套不连通，然后从井口按扩张式封隔器坐封压力要求打压，使隔离坐封器下部的扩张式封隔器坐封；
第六步，再按分注、酸化、压裂设计的具体要求进行验封、投捞测试、调配、酸化、压裂施工。所述的隔离坐封器由可打捞堵头、上接头、坐封滑套、坐封销钉、下接头、密封圈、 打捞倒刺、卸压台阶、卸压孔构成，上接头与下接头通过螺纹连接，上接头内装有坐封滑套， 坐封滑套内装有可打捞堵头，坐封滑套与下接头的端部通过坐封销钉固接。所述的第一步中可以按酸化压裂的要求分别在隔离坐封器上部和下部组配由水力锚、水力卡瓦封隔器和扩张式封隔器组成的工具串。所述的第二步、第三步和第五步中的向油管中打压的压力大小可根据实际要求调整。本方法也适用于其它由带卡瓦的水力压缩封隔器和扩张式封隔器组配的酸化压裂管柱，只需在水力压缩封隔器和扩张式封隔器之间加入隔离坐封器，按上述方法使位于隔离坐封器上部的水力卡瓦封隔器先于下部的扩张式封隔器坐封，再捞出可打捞堵头即可。本发明的优点在于
1、利用隔离坐封器将油管上下分成两个压力系统，不是采用常规的一次打压坐封，而是采用分段两次坐封的方式，改变了扩张式封隔器与水力卡瓦封隔器坐封顺序，使水力卡瓦封隔器先于扩张式封隔器坐封。2、当隔离坐封器上部的水力卡瓦封隔器坐封过程完成后，对隔离坐封器下部的管柱有一个锚定悬挂作用，能有效防止坐封、注水、酸化、压裂过程中管柱蠕动造成扩张式封隔器坐封失效。3、由于隔离坐封器上坐封销钉剪断后，可打捞堵头与坐封滑套一起下行，坐封滑套上的密封圈离开上接头的密封段，上部油管中高压液体卸压后，便于捞出可打捞堵头。4、将隔离坐封器上的可打捞堵头捞出后，为其下部工具的坐封、投捞测试提供了足够的通道，使隔离坐封器不影响常规的调配测试、酸化和压裂施工。
图1是现有技术中的水力锚、Y241封隔器与扩张式封隔器组成的偏心分注管柱；图2是现有技术中的水力锚、Y221封隔器与扩张式封隔器组成的偏心分注管柱； 图3是现有技术中的水力锚、Y241封隔器组成的分层酸压管柱； 图4是按本方法提供的伸缩管、水力锚、YMl封隔器、隔离封隔器、偏心配水器与KX341 扩张式封隔器组成的偏心分注管柱；
图5是按本方法提供的水力锚、YMl封隔器、坐封隔离器、K341封隔器组成的分层酸压管柱；
图6是隔离坐封器的结构示意图。图中1、可打捞堵头，2、上接头，3、坐封滑套，4、坐封销钉，5、下接头，6、密封圈，7、 打捞倒刺，8、卸压台阶，9、卸压孔。具体实施方法
该防止管柱蠕动造成封隔器坐封失效的方法适用于多层分注的油管管柱，现以两层偏心分注管柱为例(见附图3)，使用的分层注水管柱结构是由油管柱+伸缩管+水力锚+YMl 封隔器+隔离坐封器+偏心配水器+K341扩张式封隔器+偏心配水器+循环凡尔+筛管丝堵的工具串组成，其中伸缩管对油管伸缩具有补偿功能，水力锚具有锚定油管防止上窜功能，Y241封隔器带有卡瓦，具有防止管柱下窜、密封油套环空的功能。隔离坐封器由可打捞堵头1、上接头2、坐封滑套3、坐封销钉4、下接头5、密封圈6、打捞倒刺7、卸压台阶8、卸压孔9构成。上接头2与下接头5通过螺纹连接，上接头2内装有坐封滑套3，坐封滑套3内装有可打捞堵头1，坐封滑套3与下接头5的端部通过坐封销钉4固接。所述的隔离坐封器上坐封销钉4的剪切力大于伸缩管上的工作销钉的剪切力，伸缩管上工作销钉的剪切力大于水力卡瓦封隔器上坐封销钉的剪切力。隔离坐封器中滑套的最小通径大于偏心配水器的最小通径，隔离坐封器在上接头2、坐封滑套3、可打捞堵头1上的密封圈的作用下，将油管分成上下两个不连通的压力系统，隔离坐封器上部油套是不连通的，在隔离坐封器下部的偏配下井时不带死嘴，即下部油套是连通的。该防止管柱蠕动造成封隔器坐封失效的方法的具体施工步骤如下
第一步，下井；按油管柱+伸缩管+水力锚+Y241封隔器+隔离坐封器+偏心配水器 +K341扩张式封隔器+偏心配水器+循环凡尔+筛管丝堵的工具串下井，其中偏心配水器不带死嘴，保证隔离坐封器下部油套连通。第二步，隔离坐封器上部封隔器坐封；坐封时，先从油管中打压，由于隔离坐封器的隔离作用压力不能传递到隔离坐封器下部，隔离坐封器上部的工具中，随着压力的上升， 水力锚先工作，其次是Y241封隔器坐封和锚定管柱，然后是伸缩管工作销钉剪断，伸缩管起到减缓隔离坐封器上部油管蠕动的作用。第三步，再继续加压直到隔离坐封器上的坐封销钉4被剪断，可打捞堵头1与坐封滑套3 —起下行，坐封滑套3上的密封圈离开上接头2上的密封段，使隔离坐封器上部油管中的高压液体经过隔离坐封器内的坐封滑套3和上接头2之间的空隙卸入下部油管中， 直至进入地层，地面显示油管压力突然下降，此时停止打压，隔离坐封器上部的Y241封隔器坐封过程完成；
第四步，打捞堵头打捞时，通过试井车利用钢丝和打捞工具将隔离坐封器上的可打捞堵头捞出，疏通油管通道，为下部工具的坐封、投捞测试提供通道；
第五步，隔离坐封器下部封隔器坐封坐封前，先将偏心配水器投死嘴，使隔离坐封器下部油套不连通，然后按K341的坐封压力要求(一般2Mpa内)打压坐封。上述五步完成后，再按分注设计的具体要求进行验封、投捞测试、调配等后续施工。下面举一个具体的实施案例，但本发明所保护的技术方案不仅限于该实施例，即在该防止管柱蠕动造成封隔器坐封失效的方法中采用任何隔离坐封器或与其相近似的其它结构，将油管分成上下两个不同的压力系统，让其上部水力卡瓦封隔器先于下面封隔器坐封，对隔离坐封器下部管柱起锚定悬挂作用，防止注水、酸化、压裂过程中管柱蠕动造成封隔器坐封失效的方法都属于本发明的技术方案所保护的范围。实施案例
如图1所示，某油田DK440井是一口超深井，井深达到5593. 75米，5370. 37米以上分别是Φ339.27πιπι和ΦΜ4. 48mm的套管，下部是215. 9mm钻头打的裸眼井段。为了对裸眼井段实施分层注水，我们选用扩张式裸眼封隔器，同时，考虑到油管蠕动对扩张式封隔器的影响，在ΦΜ4. 48mm套管的下部使用水力锚与Y241封隔器，施工时，下完管柱后，从油管中打压，当压力上升到IMpii,扩张式裸眼封开始坐封，水力锚开始工作，当压力上升到5 Mpa, 稳压:3min钟无压降，继续加压至9 Mpa时压力突然下降为0，起出管柱发现，扩张式裸眼封爆裂，分析认为，扩张式裸眼封在1 Mpa坐封，由于水力锚锚定力不够，当压力上升到9 Mpa 时，由于裸眼封胶筒牢牢封在井壁上，管柱伸长后使胶筒破坏。第二次下井时，为了避免出现扩张式封隔器先于水力卡瓦封隔器坐封、以至于出现在水力卡瓦封隔器没有锚定前扩张式封隔器就已损坏的现象，改用Y221封隔器代替 Y241封隔器，如图2所示，方法是下完管柱后，正转坐封Y221封隔器，让Y221封隔器锚定悬挂管柱，减少管柱蠕动对扩张式封隔器的影响，然后再坐封扩张式封隔器，实施结果是，由于井深，扭矩传递困难，Y221封隔器坐封失败。改用本发明的防止管柱蠕动造成封隔器坐封失效的方法
井下工具组合按油管柱+伸缩管+水力锚+Y241封隔器+隔离坐封器+偏心配水器 +K341裸眼封隔器+偏心配水器+循环凡尔+筛管丝堵。如图3所示。其中，隔离坐封器如图6所示，由可打捞堵头1、上接头2、坐封滑套3、坐封销钉4、 下接头5、密封圈6、打捞倒刺7、卸压台阶8、卸压孔9构成，上接头2上部有丝扣与上部油管连接，下部有丝扣与下接头连接，下接头下部有丝扣下部油管连接，下接头通过坐封销钉 4与坐封滑套连接，可打捞堵头1与坐封滑套3之间有密封圈密封，坐封滑套3与上接头2 之间有密封圈密封，通过可打捞堵头1、坐封滑套3、上接头2之间的密封圈密封可将上下油管分隔成不连通的两个压力系统，坐封滑套3的上密封圈的下部有卸压孔9，在上接头2上与坐封滑套3密封段的下部有一个内径突然扩大的卸压台阶8，坐封滑套3的最小内径大于偏心配水器的最小内径，可打捞堵头1上制作有打捞倒刺7。施工步骤
第一步，下井。按油管柱+伸缩管+水力锚+Y241封隔器+隔离坐封器+偏心配水器 +K341裸眼封隔器+偏心配水器+循环凡尔+筛管丝堵的管柱结构下井，如图3。其中两个偏心配水器堵塞器上不装死嘴，使隔离坐封器下部油套连通。第二步，隔离坐封器上部封隔器坐封。坐封时，先从油管中打压，由于隔离坐封器的隔离作用，隔离坐封器上部的工具中，随着压力的上升，水力锚先工作，其次是Y241水力卡瓦封隔器坐封和锚定管柱，然后是伸缩管工作销钉剪断，伸缩管起到减缓隔离坐封器上部油管蠕动的作用。第三步，再继续加压，直到剪断隔离坐封器上的坐封销钉，可打捞堵头与坐封滑套一起下行，坐封滑套上密封圈离开了上接头上的密封段，坐于下接头的上端面上，隔离坐封器上部油管中高压液体经过隔离坐封器内滑套与上接头之间的空隙、坐封滑套上的卸压孔、坐封滑套与可打捞堵头下部之间的空隙卸入下部油套中，直至进入地层，地面显示油管压力突然下降，此时停止打压，隔离坐封器上部水力卡瓦封隔器坐封过程完成。第四步，打捞可打捞堵头。打捞时，试井车利用钢丝和打捞工具将隔离坐封器上的可打捞堵头捞出，为下部工具的坐封、投捞测试提供了通道。第五步，隔离坐封器下部封隔器坐封。坐封前，将两个偏心配水器投带死嘴的堵塞器，使油套不连通，然后从井口按扩张式封隔器坐封压力要求打压坐封隔离坐封器下部的扩张式封隔器。最后按分注设计的具体要求进行验封、投捞测试、调配施工。另一个实施案例如图4，是现有技术中的水力锚、Y241封隔器组成的分层酸压管柱，其缺点是Y241密封性能不如K341，且下面两级Y241之间易沉砂造成Y241解封困难，而按本方案改进后的由水力锚、Y241封隔器、坐封隔离器、K341封隔器组成的分层酸压管柱， 如图5，克服了上述缺点，解决了高压造成管柱蠕动对K341的影响，同时也避免了沉砂造成的Y241解封困难问题。坐封过程与上例相同，只是在第五步中将两个偏心配水器投带死嘴的堵塞器改为投球进入底部坐封滑套。
权利要求
1.一种防止管柱蠕动造成封隔器坐封失效的方法，其特征在于它包括以下步骤第一步，下井；按油管柱+伸缩管+水力锚+YMl封隔器+隔离坐封器+偏配+扩张式封隔器+偏配+循环凡尔+筛管丝堵的分注管柱下井，其中，偏心配水器带空堵，保证下井时隔离坐封器下部油套是连通的，工具之间按设计要求加减油管及短节；第二步，隔离坐封器上部封隔器坐封；坐封时，从油管中打压，压力在隔离坐封器的隔离作用下不能进入隔离坐封器下部；随着压力的上升，隔离坐封器上部的水力锚首先工作， 当压力上升到9 15 Mpa时，水力卡瓦封隔器坐封并锚定管柱，当压力上升到15 21 Mpa 时，在水力作用下伸缩管的工作销钉剪断并开始工作；第三步，再继续加压当压力上升到21 25Mpa时，隔离坐封器上的坐封销钉(4)被剪断，可打捞堵头(1)与坐封滑套(3)—起下行，坐封滑套(3)上的密封圈(6)离开上接头的密封段，使隔离坐封器上部油管中的高压液体经过隔离坐封器内的坐封滑套(3)和上接头 (2)、可打捞堵头(1)之间的空隙卸入下部油管中，直至进入地层，地面显示油管压力突然下降，此时停止打压，隔离坐封器上部的水力卡瓦封隔器坐封过程完成；第四步，打捞堵头通过试井车利用钢丝和打捞工具将隔离坐封器上的可打捞堵头 (1)捞出，疏通油管通道，为下部工具的坐封、投捞测试提供通道；第五步，隔离坐封器下部封隔器坐封坐封前，利用给偏心配水器投带死嘴的堵塞器和给底部坐封滑套投球，使隔离坐封器下部带扩张式封隔器的分注、酸化、压裂工具串中油套不连通，然后从井口按扩张式封隔器坐封压力要求打压，使隔离坐封器下部的扩张式封隔器坐封；第六步，再按分注、酸化、压裂设计的具体要求进行验封、投捞测试、调配、酸化、压裂施工。
2.根据权利要求1所述的一种防止管柱蠕动造成封隔器坐封失效的方法，其特征在于所述的隔离坐封器由上接头(2)、下接头(5)、坐封滑套(3)、可打捞堵头(1)、密封圈 (6)、坐封销钉(4)、打捞倒刺(7)、卸压台阶(8)、卸压孔(9)组成，上接头(2)与下接头(5) 通过螺纹连接，上接头(2)内装有坐封滑套(3)，坐封滑套(3)内装有可打捞堵头(1)，坐封滑套(3)与下接头(5)的端部通过坐封销钉(4)固接。
3.根据权利要求1所述的一种防止管柱蠕动造成封隔器坐封失效的方法，其特征在于所述的隔离坐封器在上部油管内的水压作用下，坐封销钉(4)被剪断后，可打捞堵头 (1)与坐封滑套(3)—起下行，坐封滑套(3)上的密封圈(6)离开上接头(2)的密封段，使隔离坐封器上部油管中的高压液体经过隔离坐封器内的坐封滑套(3)上的卸压孔(9)和上接头(2)上的卸压台阶(8)构成的空隙通道卸入下部油管中。
4.根据权利要求1所述的一种防止管柱蠕动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压裂的要求分别在隔离坐封器上部和下部组配由水力锚、 水力卡瓦封隔器和扩张式封隔器组成的工具串。
5.根据权利要求1所述的一种防止管柱蠕动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压的压力大小根据实际要求进行相应调整。
全文摘要
本发明涉及一种防止封隔器坐封失效的方法，具体涉及一种防止管柱蠕动造成封隔器坐封失效的方法。本发明是在使用扩张式封隔器组成的分注、酸化、压裂管柱中，为了防止管柱蠕动造成扩张式封隔器坐封失效，通过使用隔离坐封器将油管上下分层为两个压力系统，使位于隔离坐封器上部的水力卡瓦封隔器先于下部的扩张式封隔器坐封，且隔离坐封器上可打捞堵头捞出后，为下部工具的坐封、投捞测试提供了足够通道，使隔离坐封器不影响常规的分注、酸化、压裂施工。由于位于隔离坐封器上部的水力卡瓦封隔器坐封后对下部管柱有锚定悬挂作用，能有效防止管柱蠕动造成扩张式封隔器坐封失效，本方法也适于其它水力压缩式封隔器组成的分注、酸化、压裂管柱。
文档编号E21B33/122GK102268972SQ20111022260
公开日2011年12月7日 申请日期2011年8月4日 优先权日2011年8月4日
发明者李杨 申请人:荆州市翔龙石油科技有限公司