油田注水井在进行防砂施工时,一般操作步骤是先下入外层防砂管柱和内层坐封服务管柱。在坐封完所有防砂封隔器后,再下入一趟验封管柱,对各个封隔器的密封性进行验证。因此,至少需要下入两趟管柱才能完成注水井防砂施工服务。文中研究开发了一种坐封验封自切换工具,只需在井口通过远程压力控制,即可在井下实现开/关自切换。当坐封验封自切换工具在井下处于关闭状态时,内层管柱功能变为防砂坐封管柱;当坐封验封自切换工具在井下处于开启状态时,内层管柱功能变为防砂验封管柱。通过在内层管柱上增加自切换工具,让内层管柱具备坐封和验封两种功能,把管柱施工趟数由2变为1,提高了施工效率,降低了管柱操作服务成本。

为解决油田分层注水封隔器工艺成功率低的问题,研制了一种可钻封隔器。该封隔器内径为62 mm,零件采用非金属可钻复合材料;封隔器采用双活塞低压坐封,减小了坐封压差,增强了坐封可靠性;筛选耐高温高压胶筒,尽可能缩小胶筒厚度。通过对胶筒密封机构进行仿真分析,得出不同工作压力下胶筒与套管内壁的接触压力与胶筒压缩距。对仿真结果进行分析可知,密封机构满足设计要求且密封性能良好。室内试验和现场应用结果表明:可钻封隔器坐封顺利,解封可靠,整体密封性能良好。密封压差可达35 MPa,常温至120℃高温下承压25 MPa,能够满足高温、高压等复杂环境下的工作需求,工艺成功率100%,应用效果良好。此封隔器的研制成功为分层注水井的应用提供了技术支持,对油田实现降本增效起到了良好作用,具有广阔的推广应用前景。