引言

目前姬塬油田采油五厂共有套损井56口，套破影响产能115.8 t/d，主要分布在长₂、延₆、延₉等油藏。前期套损井隔水采油工艺以常规封隔器Y211、丢手封隔器为主，但随着套损井井筒日趋恶化，常规封隔器因存在抗蠕动性差、座封有效期短、座封成功率低等缺陷，不利于油田剩余油的开采，不能满足油田降本增效的需求，对姬塬油田的长期稳产形成了严重的考验。因此，分析套损井隔采工艺技术现状，并开展不同工况下机械隔采工具的选型和现场试验对姬塬油田的高效开发有重要意义^[1-3]。

1 常规机械隔水采油工具结构原理及影响座封因素

套损井隔水采油工艺因施工简单、成本低，已成为套损井开采最经济有效的手段^[4-8]。世界上最早使用的封隔器是美国的“种子袋”封隔器，美国先后又发明裸眼封隔器、单胶筒封隔器。中国封隔器的研制晚于美国和前苏联，但在近几十年也有了突飞猛进的发展，特别是在1986——1995年，先后研制出了用于产油、注水和储采等作业的专用封隔器^[9-11]。

姬塬油田前期套损井治理以Y211封隔器、丢手封隔器治理为主，由于机械隔采治理方式单一，前期不能根据套损井井筒状况确定合理的隔采工艺。

1.1 Y211封隔器

Y211封隔器结构原理图如图 1所示，主要由单向卡瓦、中心管、胶筒等组成，座封、解封采用提放管柱的方式，因其座封、解封方式简单、结构简单、价格低廉等优势，广泛地用于采油、找水、堵水和酸化等场合，可以单独使用，也可以与Y111封隔器配合使用。但在姬塬油田隔水采油适用性较差^[12-13]。

影响Y211封隔器抗蠕动性、座封有效期和座封成功率的因素主要有以下6个方面。

(1) 封隔器设计座封吨位6~8 t，座封后靠近封隔器上部的油管易与油杆发生偏磨造成漏失。

(2) 卡瓦为单向，当油井生产参数较大时易造成蠕动，引起胶筒损坏或卡瓦不能有效支撑，导致封隔器失效。如图 2所示，YU35-89井座封成功后，因冲次大引起蠕动，生产5~h后，封隔器失效。

(3) 套损井井筒状况较差，特别是套管壁结垢严重时，卡瓦易被垢渣垫住，导致座封时易下滑，不能有效进行座封。如图 3所示，S20-9井于2017-10-22座封时卡瓦被垢渣垫住，导致不能有效座封。

(4) 座封后，当沉淀的垢将胶筒与套管环空上部堵死时，不易解封，易造成大修，经统计，2017年姬塬油田因Y211封隔器座封造成大修油井频繁(22井次)。

(5) 座封时若上提高度(根据油管伸缩力计算)和座封吨位不匹配时，需多次座封，封隔器卡瓦易失效或封隔器胶筒易破损。

(6) 同一口井多次座封时卡瓦会对套管壁造成二次套损。

1.2 丢手封隔器

丢手封隔器，即使用丢手工具+Y211封隔器替代桥塞的一种简单封堵工具，用于封堵下部油水层开采上部油层的场合。其丢手结构简单，使用上提下放的座封方式，下工具即可实现丢手的一种组装封堵工具，因具有不需打压座封，现场施工简单等优势，使用较广。

但丢手时因使用投工具方式实现丢手，惯性冲击易使封隔器失效；同时丢手和封隔器不是一体，下部封隔器卡瓦易失效；也存在不易打捞和座封故障率高等缺点，现场应用效果差，如表 1所示，因此，后期不建议使用丢手封隔器。

2 姬塬油田机械隔采工具选型

针对常规封隔器抗蠕动性差、座封有效期短、座封成功率低、难解封、杆管偏磨严重等问题，通过分析套损井腐蚀因素、套损井井筒状况和不同封隔器结构特点等，合理优选出座封工具^[14-16]。同时对不同类型的封隔器进行现场试验，总结出不同工况下治理套损井的有效措施，达到有效治理套损井的目的。

现场试验Y341-114封隔器、LEP长效封隔器、Y445-114桥塞和套管补贴工具能有效解决常规封隔器缺点，同时延长了座封有效期，在姬塬油田应用效果好。

2.1 Y341封隔器

Y341封隔器主要由锁环、胶筒、活塞、解封钉等组成，采用液压座封、上提解封方式的封隔器，其结构原理图如图 4所示。因座封时不承受管柱的压力，无卡瓦装置，故能有效解决Y211封隔器存在的杆管偏磨、不易解封和对套管损伤等问题。广泛应用于分层注水和采油场合；用于油井封上采下时，泵在封隔器之上时需相关配套工具辅助完成座封(泄流过油固定阀、滑套)^[17-18]。

因Y341封隔器无卡瓦，蠕动易引起胶筒损坏而失效，不适合泵冲数较大的情况，同时，座封需配套工具、泵车辅助才能完成座封。S27-14井隔采记录见表 2，采油曲线见图 5。该井于2015年5月投产，至2017年4月总计隔采6次，后3次使用Y211封隔器座封时均出现卡钻情况，其中，两次因封隔器卡死造成了大修。2017年6月使用Y341封隔器治理，检泵起钻时未出现遇阻情况，恢复产能1.5 t/d。

2.2 LEP长效封隔器

LEP长效封隔器主要由密封机构、锚定机构、座封机构、自锁机构、活塞运动机构、插管等组成，采用液压座封、上提或下工具解封方式的封隔器，其结构原理图如图 6所示。

LEP长效封隔器主要有以下5方面优势：锚定机构采用双向卡瓦，有效解决抗蠕动性差的问题；密封机构K封、Y封位于Y封锚定机构的两侧有效保护卡瓦，易解封；该封隔器包含两个液压座封机构K封和Y封，当一个座封机构失效时另一个也可以保障座封，故座封成功率高、封隔有效期长；封隔器采用插管结构，当进行检泵作业时，只需更换插管密封圈即可，有效节约成本；同时有防倒灌功能，防止地层受到二次污染。LEP长效封隔器有效解决了常规封隔器缺陷，现场应用效果好。

LEP长效封隔器座封原理见7，首先，下工艺管柱，通过泵车向工艺管柱打压，实现座封、插管丢手；其次，起出座封管柱同时带出插管，更换插管密封圈；最后，下油管将插管压入封隔器中心管中，下抽油杆完井生产；后期检泵仅需起插管即可。

C30-53井封隔器入井曲线如图 8所示，该井于2013年7月投产，2015年12月套损，套损前日产油2.9 t，套损后用Y211-114封隔器座封5次，最后一次座封有效期只有7 d，2016-10-08使用LEP长效封隔器座封。

2017-09-05该井含水上升至100%，含盐从41~535~mg/L下降至9~101~mg/L，产油量从2.7 t/d下降至0，液面上升200~m，憋压正常，显现见洛河层水特征。2017-09-06进行检泵作业，如图 9所示，起出管柱检查，该井泵下第34根、封隔器上第44根油管腐蚀穿孔，检泵更换插管密封圈，开抽产能恢复正常。相比常规机械隔水采油Y211封隔器：首先，该井第二次检泵作业有效缩短了作业周期；其次，用LEP长效封隔器座封后，座封有效期延长454 d；再次，按常规机械检泵周期折算检泵费用，可节约作业费用2.1~万元/年；最后，LEP长效封隔器座采用双向卡瓦结构、液压座封，有较好的抗蠕动性，可减少座封失效几率。

2018年，姬塬油田试验22口井，座封有效期从87 d延长至215 d。

2.3 桥塞

桥塞分为可钻桥塞和可取桥塞两类，其中，Y445可取桥塞现场应用广泛，由丢手机构、打捞机构、座封锁紧机构、锚定机构和调节机构5部分组成^[19]。针对丢手封隔器易失效、不易打捞、座封故障率高等问题，开展Y445桥塞试验，试验效果好。但因无沉砂口袋，垢和杂物沉落至打捞空间，洗井不易有效清除，存在打捞困难问题。为解决Y445桥塞打捞难的问题，对上捞头和尾管底部进行重新设计，如图 10所示。

改进后的桥塞可接多根尾管，可构成沉砂口袋，使用普通可退式捞矛或滑块捞矛均可实施打捞。若尾管堵导致打捞头堵，改造了泵的活塞与螺杆钻相焊接，即可对打捞头进行清洗除杂，实现有效打捞。目前试验两口井，已有效生产587 d。

2.4 软金属套管补贴

该项技术工艺主要用水力机械压缩金属膨胀，与套管内壁产生挤压密封，同时两端卡瓦锚定式固定在套管壁上，漏损部位得到修复，如图 11所示。多应用于多次座封无效井，连片腐蚀段或腐蚀段较多油井^[20-22]。

针对套管连片腐蚀穿孔，多次座封无效井或无有效座封位置井，开展试验套管软金属补贴5口，有效5口，日增油12.3 t，累计增油927 t，如表 3所示。与封隔器隔采对比，套管补贴能有效解决多次座封无效井、腐蚀位置多无有效座封位置井；但费用高、不易解封。

2.5 验封方式

部分井可能出现既套破又见水，为避免误座封，探索不同类型封隔器有效的验封方法，如表 4所示。

3 取得效果 3.1 座封有效期大幅延长

LEP长效封隔器隔采应用22口油井，座封有效期延长了128 d；Y341封隔器隔采应用6口油井，座封有效期延长了22 d；Y445桥塞应用两口，至目前座封有效周期达到587 d；套管补贴应用5口，前期座封无效井，座封有效周期延长119 d，见表 5。

3.2 经济效益

LEP长效封隔器座封按目前封隔器生产天数计算，折算年检泵周期，22口隔采井年作业费用大约减少32万元。套管补贴按目前的增油量计算，5口隔采井产生经济效益约150万元。

4 结论

(1) Y211封隔器、丢手封隔器现场适应性较差，存在套管壁易损伤、管杆偏磨造成漏失、易造成大修、座封有效期短等缺陷，姬塬油田应逐步淘汰这两项隔水采油工艺。

(2) 4项机械隔采工艺可有效解决姬塬油田常规隔采工具缺陷。其中，Y341-114封隔器费用低，可应用于冲次较小、腐蚀穿孔点少、狗腿度较大等油井；LEP长效封隔器井筒适应性好，可推广应用；Y445可悬挂尾管式桥塞可有效解决丢手封隔器和常规桥塞的缺陷；套管补贴可用于多次座封无效井，连片腐蚀段或腐蚀段较多油井。