摘要：本文分析了套变井小直径可钻式插管堵水原理，研制出了小直径可钻式插管堵水管柱及锚定结构，配套了相关工具，通过现场应用，实现部分套变井能机械堵水和有些套变井通过快速修复后可机械堵水。该技术有效期长，适应套变直径≥112mm井机械堵水，效益显著，在同类油田非均质油藏细分开采方面具有广泛的推广应用前景。
关键词：套变井;插管;堵水
1 项目研究背景
1.1生产现状存在问题
随着油田开发的不断深入，原油生产已进入高含水阶段。由于生产井年限长，井筒内腐蚀性介质多，建产上产初期时间紧任务重，地质情况复杂，固井质量不是很理想，目前许多生产井不同程度出现套变套漏，套管往往出现不同程度的缩径[1]。
河南油田开发进入后期，经过多轮次的注水开发，油井出现地层出水、油层上部套管损坏漏失等现象，引起油井高含水，并向油层倒灌，使油井无法正常生产，同时套变井的数量越来越多，采用常规的机械堵水管柱Y211（Y221）封隔器+Y111封隔器对漏点进行堵水施工因套管变形缩径的存在，堵水封隔器无法通过套变位置达到破损出水点下部进行封堵，使得大量高含水油井无法实现堵水工艺措施，往往机械堵水选井上避开该类井。
河南油田开发后期堵水需求量大，高含水油井较多，经过频繁采用机械封堵，以及长期高含水导致腐蚀等现象，导致油井套管损坏变形，存在缩径现象，严重影响油气勘探开发的效果和经济效益[2]。目前采油一厂存在套变井179口，套管漏失井136口，近三年因套管变形放弃实施机械堵水45口井，因漏点返吐、出砂等原因导致作业井卡大修24井次。
1.2存在问题
现有的常规堵水封隔器无法通过套变位置到达破损出水点下部进行封堵，无法满足生产需求，且常规封隔器因为套变的存在，有较大几率导致封隔器无法正常起出造成大修。根据生产需求，对工具产品的外径要求越来越严格，要求工具产品的外径尽可能缩小，同时还要满足同等的承压耐温要求。因此，急需研制一种小直径可钻式插管堵水封隔器，既可以顺利通过套变位置，也可在后期顺利钻除，避免造成大修。
2 套变井小直径可钻式插管堵水技术研究
2.1管柱设计
套变井小直径可钻式插管桥塞工艺管柱
（1）管柱组成：小直径可式钻式插管桥塞、密封插管、扶正器、投送器等组成。
（2）技术特点：
1）桥塞不用打捞，可快速钻除
2）检泵不用换封，拔出密封插管即。
3）适用于上部套管有变形的井。
(3)适应条件：
1）套变点最小内径大于112mm；
2）井斜小于70度；
3）封上采下的油井或封上注下的水井中
2-1小直径可钻式插管桥塞管柱图
2.2配套工具
小直径可钻式插管桥塞
胶筒接触套管内壁前的变形阶段 在施加轴向载荷前，胶筒处于自由状态,施加载荷后，胶筒轴向发生压缩变形，径向产生扩张变形。由于胶筒两端受到隔环的约束，其内外圆柱面均向外鼓出，直至胶筒外表面与套管发生接触。利用有限元法数值模拟研究封隔器密封性能可知，胶筒外径由114mm压缩到124mm。中心管外径一般小于74 mm，胶筒厚度大于15mm。本次课题套变直径≥112mm，考虑插管的强度，插管外径为68mm，桥塞中心管外管至少79mm，那么胶筒外径可达到79+30=109mm，至此，外径为109mm的桥塞可通过套变直径112mm的套变点。
（一）结构组成：
小直径可钻式插管桥塞主要由提挂套、连接环、拉断环、连接套、连接外套、防中途坐封套、锁环、解封环、解封剪钉、内中心管、胶筒、外中心管、传力套、上锥体、卡瓦套、卡瓦、下锥体、下连接头组成，结构如图2-2所示。
2-释放环；5-锁扣套；4-紧定螺钉；；6-连接套；7-剪切销；8-快换接头；
9-上卡瓦；10-上锥体；11-稳钉；12-锁环；13-转换接头；14-胶筒；15-密封圈；16-套环；17-下锥体圈；18-下卡瓦；19-中心管；20-套环；21-下接头；22- -螺纹保护套
1 上、下一体的双向锚定卡瓦的研制：
国内外液压封隔器卡瓦基本上以单片组合，上下双向为主，通过不断试验，设计了整体式双向卡瓦，确保卡瓦与套管咬合后能够上下双向锚定。
通过不断的试验改进，优化了整体式双向卡瓦的齿尖齿向，并设计优化了卡瓦齿尖角度，多次试验后最终确定了卡瓦齿尖硬度及渗氮深度，确保卡瓦能在P110以上套管稳定坐封咬合，同时确保卡瓦能顺利解封。
通过大量的室内试验，确定了整体式卡瓦的齿向、角度；
为了确保卡瓦能咬进P110及以上套管，通过调整卡瓦齿尖高度，改进工艺方案，做了相同结构不同齿尖硬度的多组卡瓦，在试验台上进行压迫咬合试验，最终确定了卡瓦的最佳齿尖硬度；同时，在卡瓦齿尖热处理工艺上不断改进，并最终确定了卡瓦齿尖渗氮工艺，经多次试验，确定了卡瓦齿尖渗氮深度。
2 卡瓦套设计：
设计了卡瓦套，保证卡瓦顺利下井，防止其中途张开而意外坐封，卡瓦套结构见图2-3。
图2-3 卡瓦套结构示意图
设计了卡瓦套以后，极大程度上保护了卡瓦在入井过程中不会松旷，不会因为套管内壁不光滑而意外张开导致的封隔器坐封。
另外，卡瓦套与卡瓦之间设置了复位弹簧，确保封隔器解封时卡瓦能及时回缩，避免了卡瓦无法回缩而造成的封隔器难以解封的问题。
3 防中途坐封机构的设计：
在封隔器中心轴与上锥体上设计了胶筒、卡瓦的逐级坐封安全销，保证胶筒缓慢压缩后卡瓦再张开，最大程度提高封隔器的防中途坐封性能，结构示意图见图2-4。
图2-4防中途坐封机构示意图
在封隔器主体结构上，设计了4处安全销，每处剪切力不一样，坐封时安全销1、2、3、4依次剪断。多处安全销的设计极大程度上提高了封隔器的整体抗冲击性能，确保封隔器不会中途意外坐封，提高作业施工的成功率。
（二）工作原理：
桥塞和坐封工具一起下井，油管内憋压使坐封工具活塞下行推动封隔器锁套压缩卡瓦和胶筒，压力达到一定值时，坐封封隔器并上提丢手，封隔油套环空；解封时，下入钻除工具，钻麿掉即可。
（三）主要技术参数：
总长：550㎜ 外径：109㎜
最小内径：68.25㎜（密封腔） 内密封段长度：3500㎜
工作压差：50MPa 工作温度：≥135℃
坐封方式：液压坐封 坐封压力：20MPa
解封方式：下钻除工具 适用套管:139.7㎜(5?")
3 章结论与认识
2019年小直径可钻式插管桥塞堵水技术共应用5口井，成功率100%，增油165吨，创效30.3万元。
小直径可钻式插管桥塞堵水技术通过在套变点下方打小直径可钻式插管桥塞，完井下泵带密封插管入桥塞内，实现封上层采下层，后期检泵不需换封，插管桥塞易钻除。
该技术解决了部分套变井机械堵水难题，不用压缩管柱坐封，削除了管柱弯曲，减少了偏磨，后期插管桥塞易钻除，检泵不需换封。目前尚未发现技术缺陷。
该技术有效期长，适应部分套变井机械堵不，效益显著，在同类油田非均质油藏细分开采方面具有广泛的推广应用前景。
参考文献：
[1]抽油机井杆柱偏磨原因及治理措施[J]. 宋宝玉,董桂凤,郜昶,赵倩倩. 黑龙江科技信息. 2011(05)
[2]有杆泵井偏磨腐蚀原因探析及防治[J]. 卢刚,陈杰,曾保森,胡义,李林苍,马宏伟,曾显香,智勤功.钻采工艺. 2002(03)