李春梅

（牡丹江天擎科技有限公司，黑龍江 牡丹江 157000）

1 引言

我國大多數(shù)油田都采用注水開發(fā)方式，加之油藏類型復(fù)雜，地層非均質(zhì)性嚴(yán)重，因而生產(chǎn)井見水早，含水上升速度快，已開發(fā)油田平均含水已達(dá)83.1%。油田出水將產(chǎn)生很大的危害，既減少產(chǎn)油量，降低采收率，同時也給開采工藝帶來一系列的問題和麻煩。為了控制生產(chǎn)井出水，早期采用油井堵水和注水井近井地帶調(diào)整吸水剖面的方法取得了良好效果。現(xiàn)在我國大部分油田已進(jìn)入高含水開發(fā)期，對油田的開采必須適應(yīng)更細(xì)的層系劃分需要。隨著油田精細(xì)開發(fā)工作的進(jìn)一步深入，隨之而來的是層間矛盾越來越復(fù)雜，對層段的評價和調(diào)整難度越來越大，因此需要更加直觀的數(shù)據(jù)，為地下形勢分析和油井精細(xì)開采提供可靠的數(shù)據(jù)。目前油田油井剩余油高度分散，只有通過提高水波及體積、提高驅(qū)替效率，才能提高采收率，降低遞減率，這就需要對油井地層產(chǎn)量、壓力、溫度等參數(shù)有更清晰的認(rèn)識，對地層做出定量的精細(xì)分析。目前油井壓力資料所反映的只是油井供油面積內(nèi)的平均地層壓力，不能真實(shí)反映油藏地層壓力的水平，但是油井分層測壓技術(shù)不完善，不能滿足油井精細(xì)開采和剩余油挖潛的需要，為此，研究油層分層測試調(diào)整技術(shù)，找出并開發(fā)低含水層，封堵高含水層，緩解油井層間差異，挖掘剩余油，達(dá)到穩(wěn)油控水的開發(fā)效果是發(fā)展的必然趨勢。過電纜封隔器是分層測試儀器的主要部件之一，目前普遍應(yīng)用于抽油機(jī)井分層測試、采油作業(yè)的封隔器，電纜是不能從封隔器中穿過的，通常的辦法是將泵下開關(guān)和普通兩級封隔器連接在泵下，一次下井，下到預(yù)定位置后，地面打壓釋放封隔器，封隔器座封后，對該產(chǎn)層進(jìn)行測試，測試完成后，上提管柱，封隔器解封，整個管柱恢復(fù)下井狀態(tài)。重復(fù)上述工序，分別對第二個、第三個……產(chǎn)層進(jìn)行測試，每次只能對一個產(chǎn)層進(jìn)行測試，操作上很不方便，而且工作量大。

為了克服電纜不能通過現(xiàn)有封隔器的不足，本文提供了一種過電纜封隔器，使用這種過電纜封隔器，電纜能夠順利通過封隔器，從而使地面設(shè)備與井下儀器通過電纜連接，實(shí)現(xiàn)信號有線傳輸，地面打壓釋放封隔器，封隔器座封后，可以分別對多個不同的產(chǎn)層進(jìn)行測試，從而實(shí)現(xiàn)了一次下井同時對各個不同產(chǎn)層進(jìn)行測試。過電纜封隔器主要用于封堵各個產(chǎn)層，電纜通過過電纜封隔器將上、下兩級測壓器相互連接，從而實(shí)現(xiàn)分層測試、根據(jù)測試結(jié)果對不理想產(chǎn)層進(jìn)行封堵、對理想產(chǎn)層進(jìn)行更合理、更科學(xué)地開采。

2 過電纜封隔儀器的組成、研制及結(jié)構(gòu)原理

如圖1所示，過電纜封隔器由上接頭、內(nèi)外中心管、電纜固定組件、解封機(jī)構(gòu)、座封機(jī)構(gòu)、下接頭組成。

圖1 過電纜封隔器

2.1 上、下接頭，內(nèi)、外中心管的設(shè)計研制［1］

上、下接頭、內(nèi)外中心管采用3Cr13不銹鋼材料［2］，材料經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，硬度達(dá)到290HB，抗拉強(qiáng)度σb=900MPa=9000kgf/cm2，進(jìn)行強(qiáng)度校核，整個下井儀器的質(zhì)量不超過3000kg，儀器最薄弱的地方是外中心管螺紋連接處，壁厚（65.8-58）÷2=3.9mm，其最小截面抗拉強(qiáng)度為［（6.58/2）2-（5.8/2）2］×π×9000×80%=54578kgf＞3000kgf。如果按井深5000m計算，全部φ73mm的油管壓在外中心管上，5000m油管的重力約為 9.52kg×5000=47600kgf＜54578kgf，能夠滿足強(qiáng)度要求。

2.2 電纜固定組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計

電纜固定組件是一個可以讓電纜（直徑5mm）通過，并且對電纜進(jìn)行密封的機(jī)構(gòu)，由壓墊、長橡膠圈、壓帽組成，并且壓墊、長橡膠圈、壓帽分別是對稱的兩半結(jié)構(gòu)，電纜穿過外、內(nèi)中心管后，再從另外一側(cè)的內(nèi)、外中心管穿出，兩端分別依次放入壓墊、長橡膠圈，最后用壓帽擰緊，電纜最高密封壓力30MPa。

2.3 座封機(jī)構(gòu)的設(shè)計

當(dāng)過電纜封隔器下放到預(yù)定位置，需要座封時，向油管內(nèi)注水打壓，當(dāng)加到一定泵壓時，這時座封機(jī)構(gòu)整體前移，剪斷3個M12的釋放銷釘，釋放筒內(nèi)設(shè)計有特殊鋸齒扣（母扣），與外螺紋設(shè)計有特殊鋸齒扣的卡簧牢牢連接，推動膠筒至膨脹，完成封隔器座封。3-M12釋放銷釘?shù)牟牧蠟?5鋼，抗拉強(qiáng)度σb=600MPa=6000kgf/cm2，剪切面直徑為 6.2mm，3 個銷釘?shù)募羟辛?3×（0.62/2）2×π×6000×80%=4345kgf，當(dāng)泵壓加到6MPa時，筒內(nèi)腔直徑為97mm，壓力為（9.7/2）2］×π×60=4432kgf＞4345kgf。銷釘剪斷，繼續(xù)加壓至18～22MPa時，膠筒完全脹封，完成封隔器座封。

2.4 解封機(jī)構(gòu)的設(shè)計

3 儀器基本參數(shù)

工作套管內(nèi)徑：121～126mm；最大剛體外徑：114mm；最小內(nèi)通徑：40mm；最高工作溫度：50°C；最高工作壓力：25MPa；坐封壓力：18～22MPa；解封載荷：6～90kgf；聯(lián)接扣型：上端母扣；下端TBG公扣；使用電纜直徑：5mm（鎧纜）。

4 結(jié)語

過電纜封隔器是一種全新的封隔器，它既具有常規(guī)封隔器的特點(diǎn)，又具備獨(dú)特的過電纜的功能，目前已經(jīng)和測壓器配套使用完成至少三井次的測井作業(yè)，已投入實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，其座封、解封安全可靠，電纜穿越封隔器靈活自如，測試效果理想。隨著分層測試調(diào)整井技術(shù)的不斷完善、推廣和發(fā)展，其必將獲得更廣泛的應(yīng)用。

［1］成大先，等.機(jī)械設(shè)計手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998.

［2］趙世臣.常用金屬材料手冊［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1987.

［3］顧永泉，等.機(jī)械密封實(shí)用技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.