0 引言

冀东油田油层埋藏深、井斜大，防污染封隔器存在不少问题。皮碗封隔器难以有效封隔油套环空；Y221型封隔器常将油管拉出裂缝；静压封隔器坐封效果差^[1]；Y441型封隔器的双向卡瓦长期锚定，容易“焊死”在油层套管上，造成打捞解卡困难。为了促进油井增产、稳产，往往要采用防污染尾管悬挂、分采分注、防砂酸化、气举及封层等工艺措施，常用的封隔器功能单一，不能满足油水井多种工艺需求，随着井深增加，封隔器的安全性和操作性也存在很多问题^{[2, 3, 4]}。

为了解决封隔器密封不严和解卡打捞等难题，研制了JDY455可取式多用途丢手封隔器。该封隔器采用液压双级坐封工具坐封，工作压差达35 MPa，工作温度150 ℃，密封、锚定安全可靠；内、外中心管采取脱节式设计，封隔器解卡力小；胶筒位于封隔器顶部，可有效防止砂、蜡、垢等污物沉积在封隔器顶部，避免造成卡管柱事故；封隔器还实现了一封多用，不仅可代替桥塞进行卡堵水作业，还可用于天然气井生产、气举、举升防砂、防污染尾管悬挂、分层采油、注水和封层等多种增产措施中，拓展了封隔器的应用领域。

JDY455可取式多用途丢手封隔器是一种双向卡瓦锚定、液压工具坐封、上提油管解封的压缩式封隔器，其结构^{[5, 6]}如图1所示。其中，密封部分主要由胶筒和O形密封圈组成；坐封部分主要由坐封球座、坐封销钉及上胶筒座等组成，采用液压双活塞坐封工具与封隔器相连，加压坐封封隔器；锁紧部分主要由锁爪、锁套及锁块等组成；锚定部分采用单卡瓦双向锚定方式，卡瓦置于卡瓦套内，主要包括上锥体、卡瓦套、卡瓦、箍环和下接头等；解封部分主要包括打捞爪和解封销钉。

图 1 JDY455可取式多用途丢手封隔器结构示意图 Fig.1 Structural schematic of JDY455 retrievable multipurpose releasing packer 1—坐封球座；2—上胶筒座；3—坐封销钉；4—钢球；5—O形密封圈；6—端胶筒；7—隔环；8—中胶筒；9—打捞头；10—丢手销钉；11—解封销钉；12—锁块；13—下胶筒座；14—内中心管；15—上锥体；16—锁爪；17—锁套；18—卡瓦套；19—卡瓦；20—箍环；21—下接头。

图选项

JDY455可取式多用途丢手封隔器带液压双级坐封工具下井，在坐封球座的作用下，坐封工具下行，继续加压封隔器坐封销钉被剪断，上胶筒座在坐封工具的推动下下行，压缩胶筒密封油套环空，并推动锥体锥开卡瓦锚定在套管上，与此同时锁爪与锁套相互啮合锁紧，实现坐封和锚定；然后继续加压剪断丢手剪钉，坐封工具与封隔器脱开实现丢手；解封时，下入打捞工具捞住打捞头，直接上提管柱剪断解封销钉，继续上行一段距离释放锁块，锁套失去锁块阻挡上行与锁套脱开，然后继续上行带动上胶筒座和锥体上行，胶筒和卡瓦回收解封解卡，可取式多用途丢手封隔器即可打捞出井。

(1)密封胶筒具有托砂防砂卡功能，防止下井过程中受撞击摩擦损伤封隔器胶筒，有效防止砂、蜡、垢等污物沉积在封隔器顶部，避免造成卡管柱事故，从而降低措施作业风险。

(2)解封机构独立，不受锁紧、密封和压力影响，安全可靠。

(3)卡瓦置于卡瓦套内，可消除脱落或断裂造成的大修风险。

(4)采用高温高压密封件，双向高压密封效果好。

(5)打捞解卡可靠，采用专用工具、常规对扣捞矛和捞筒上提管柱，解卡后均可实现打捞。

(6)适应面广，实用性强。封隔器底部接丝堵可代替桥塞用于封层；封隔器下端接单流阀可用于防污染；封隔器配常闭开关阀和单流阀插管可用于气举采油；该封隔器还可以用于天然气井生产、分层采油、注水和防砂酸化等多种措施。

适用套管外径139.7 mm(5 1/2 in)，刚体最大外径114.0 mm，最小内通径 43.0 mm，总长934 mm，坐封压力15 MPa，丢手压力20~25 MPa，解封载荷60 kN，工作压差35 MPa，工作温度150 ℃。

(1)解卡机构独立设计，通过销钉连接打捞头与内中心管，打捞头下端有锁块，锁块下端有锁套，锁块为4个独立的个体绕内中心管1周，锁爪在锁套的外侧。打捞头设计了有利于打捞矛和打捞筒工作的内螺纹和外螺纹，打捞解卡可靠。

(2)为了平衡油管和套管内的压力差，设计了压力旁通孔。

(3)锁爪由多个独立的爪手组合而成，每2个爪手之间有一定的间隙并能够自动复位。

将封隔器固定在试验台架上，在胶筒及卡瓦处套上短套管，记录坐封活塞位置。用电动试压泵加压，记录坐封销钉剪断时的压力(启动压力)，该压力为防中途坐封压力；继续加压，记录各压力点对应的胶筒压缩距，压力每上升1 MPa记录1次胶筒压缩距，直至压力上升而压缩距不变为止，此时的压缩距为最大压缩距，泵压为坐封压力；继续加压直至坐封工具与封隔器脱开，此压力为丢手压力。

将短套管上端安装试压接头，用电动试压泵加压，试压上腔加压35 MPa，稳压30 min，不渗不漏为合格；试压下腔加压35 MPa，稳压30 min，不渗不漏为合格；检查管柱是否移动，无变化为合格。

将JDY455可取式多用途丢手封隔器底端装上丝堵，封隔器上端与试压管线连接好后，放入139.7 mm模拟井筒内，封隔器胶筒避开套管接箍，但不要固定井口。

油管缓慢向封隔器中心管加压5、8、10和15 MPa，观察坐封启动压力；继续加压至20 MPa，使封隔器坐封；中心管继续加压至25 MPa左右，封隔器实现丢手。安装试压井口，试验密封胶筒承压性能。密封胶筒下腔加压35 MPa，稳压30 min，不渗不漏为合格，下腔放压；上腔加压35 MPa，稳压30 min，不渗不漏为合格，上腔放压，并测量井口油管长度，检查管柱是否移动，无变化为合格。

下入解封打捞矛(解封打捞筒)，用桁吊配拉力计，记录封隔器起出的解封力。根据试验结果可知，JDY455可取式多用途丢手封隔器的坐封启动压力达到9.5 MPa，满足设计压力8.0~10.0 MPa的要求，在试压泵压力达到14.5 MPa时封隔器压缩距不再变化，满足完全坐封压力15.0 MPa 左右的设计要求。封隔器承压试验显示其工作压差可达35.0 MPa，工作温度150 ℃；解卡力58 kN，满足80~100 kN的设计要求。综合各项试验数据，结果说明封隔器各项技术指标均达到设计要求。

为了验证JDY455可取式多功能丢手封隔器的性能，2015年3月在冀东油田L90-64井和M160X6井中将该封隔器用于防污染作业，作业过程中封隔器坐封、验封一次性合格，应用情况如表1所示。

现场应用结果表明，封隔器密封性能良好，锚定安全可靠；防污染封隔器的应用，既能有效杜绝洗井液对地层的伤害，缩短含水恢复期，又可大幅度降低成本，提高有效采油时率，具有良好的推广应用前景。

(1)JDY455可取式多用途丢手封隔器适应面广，不仅可代替桥塞进行卡堵水作业，还可用于天然气井生产、气举、举升防砂、防污染尾管悬挂、分层采油、注水和封层等多种增产措施，实用性强。

(2)该封隔器采用液压双级坐封工具坐封，双向卡瓦锚定、上提油管解封，密封、锚定安全可靠；内、外中心管采取脱节式设计，解卡力小，有效降低了措施作业风险。

(3)室内试验和现场应用结果表明，封隔器的工作压差达到35 MPa，工作温度为150 ℃，解卡力58 kN，满足冀东油田防污染工艺要求。