盲堵式桥塞的认识及应用

盲堵式桥塞的认识及应用

冯盼盼

玉门油田作业公司试油修井经理部 甘肃 酒泉 735000

【摘  要】桥塞出现于80年代，作为一种油田用井下封堵工具，在油田勘探和开发中广泛用于对油水井分层压裂、分层酸化、分层试油施工时封堵下部井段。它较好地解决了坐封、打捞、解封操作复杂，使用成功率低的问题，桥塞因其灵活的座封方式、准确的座封控制、可靠的防卡设计、独特的锚定和安全的解封机构以及较好的可钻性而成为使用最普遍的一种封堵工具。但是，由于井下情况复杂，施工中可能遇到座封失效等问题。本文主要对盲堵式桥塞座封失效问题进行了研究，提出了相应的改进措施。

【关键词】桥塞；封堵；压裂

1封隔器与桥塞的区别

封隔器和桥塞主要区别是封隔器一般是在压裂、酸化、找漏等措施施工时暂时留在井内，施工完后就随管柱起出来了；而桥塞是在封层采油等措施时，把其留在井内一段时间或永久留在井内。桥塞有永久式桥塞和可捞桥塞，还有可钻桥塞等几种类型。

    封隔器除了密封件，通体都是钢件，都是可以解封的，一般和座封管柱同时留井，配上丢手可以单独留井，耐压差偏低（压裂封除外）。桥塞主要类型按其坐封方式分有电缆和管柱（油管或钻杆）两种，桥塞从打捞方式上分可捞、可钻和可捞可钻三种，按其使用期分有可取式暂时性和固定式永久性两种。全部是单独留井的封层工具，耐压差高。可捞的和丢手封类似；可钻的除中心管外，基本都是铸铁件；可捞可钻的壳体、中心管和接头都是钢件，卡瓦牙是铸铁的。另外，桥塞也有底部带阀的，可以用专用插管打开关闭下层。这些都是封隔器和桥塞的基本区别。桥塞具有安全可靠、成本低廉、操作简单、适用范围广等优点。通过电缆或油管传输，无需上覆灰面，即可实现座封，可用于临时性封堵、永久性封堵，也可与其它井下工具配合使用，用于选择性封堵等作业。

    封隔器和桥塞都是把两段隔开用的，但封隔器的中间是空的，可以自由流动油气水，而桥塞中是实心的，全部封死。　

桥塞一经问世就在油气井封层方面得到了广泛应用，基本上取代了以前打水泥塞封层的工艺技术，成为试油井封堵已试层，进行上返试油的主要封层工艺。目前在中浅层试油施工中出现的干层、水层、气层及异常高压等特殊层位，为方便后续后续试油，封堵废弃层位，通常采用盲堵式桥塞进行封层，同时对于部分短期无开发计划的试油结束井也采用该桥塞封井。此外，该桥塞也用于深层气井的已试层封堵，为上返测试、压裂改造等工艺技术的成功实施提供保障。　 

2盲堵式桥塞基本结构和工作原理

　　　2.1桥塞结构

   下井管串：电缆 + 磁定位器 + 安全接头 + 座封工具 + 桥塞

2.2工作原理

　  利用电缆将其输送到井筒预定位置，通过火药爆破坐封工具产生的压力作用于上卡瓦，拉力作用于张力棒，通过上下锥体对密封胶筒施以上压下拉两个力，当拉力达到一定值时，张力棒断裂，坐封工具与桥塞脱离。此时桥塞中心管上的锁紧装置发挥效能，上下卡瓦破碎并镶嵌在套管内壁上，胶筒膨胀并密封，完成坐封。同时坐封工具将桥塞上端胀力套拉断，实现了桥塞与坐封工具脱离的目的。 

2.2.1特点
　该桥塞具有以下特点：1、结构简单，下放速度快，电缆坐封。2、可坐封于各种规格之套管。3、整体式卡瓦可避免中途坐封。4、采用双卡瓦结构，齿向相反，实现桥塞的双向锁定，从而保持坐封负荷，压力变化亦可保证密封良好。 5、球墨铸件结构易钻除。6、施工工序少、周期短、特别是封堵段较深、夹层很薄时更具有明显的优越性。 

3盲堵式桥塞现场应用及分析

鸭西1-1井下盲堵式桥塞，封堵K1g0层（4361.4-4363.0m、4369.5-4375.0m、4377.6-4387.5m），桥塞座封位置4203m。油管探塞遇阻位置：4113.95m，桥塞上移89.05m。观察4h后再探桥塞位置4096.96m，桥塞又上移16.99m，用油管加压至4T从4096.96追塞至4112.4m处遇阻，油管加压到6T-8T遇阻，10h后复探位置不变，无溢流。

可造成桥塞上移或下移的情况有：

盲堵桥塞封井，会使井下能量聚集，大于桥塞承受压差推动桥塞上移。

井筒不干净，会使桥塞卡瓦做功不完全。

井筒扩径，会使桥塞卡瓦不能发挥完全作用。

本井桥塞上移问题分析：

（1）本井在下方过程中80m处遇阻无法下方，在处理遇阻上提下放过程中桥塞卡瓦上可能附着异物下井。

（2）卡瓦附着异物，桥塞点火完全丢手后，致使桥塞卡瓦做功不完全。

（3）桥塞卡瓦做功不完全，导致桥塞压差级别不能达标70Mpa。

（4）因本井存在溢流，当桥塞完全封堵井下端射孔段后，井底压力聚集，井底压力大于桥塞卡瓦未完全做功的压差级别，致使井底压力推动桥塞上移。

鸭西15井电缆下盲堵式桥塞，封堵K1g1油层段（4353.9-4457.1m）桥塞座封深度：4335.5m。下打水泥管柱探得桥塞位置4336.11m，桥塞试压25MPa，稳压10min，无压降，试压合格。打水泥塞侯凝48h后，探塞面无水泥塞，下探桥塞深度：4358.92m，桥塞下移21.81m，桥塞失效。

本井桥塞下移问题分析：

1、桥塞点火完全丢手后，桥塞卡瓦做功不完全，未完全密封。

2、桥塞胶筒温度级别不能达标，在高温条件下胶筒发生形变。

3、卡瓦锚爪与套管间的咬合力分布不均匀，试压过程中对井壁产生的压力以及温度的变化，会使桥塞卡瓦不能发挥完全作用，导致下移。　　
4盲堵式桥塞在油气井作业中的改进措施
　　从上述分析中，我们可以得知，桥塞座封后，其卡瓦嵌入套管的深度一定，不会再发生变化，由于在施工作业（试压、压裂）时套管将会受到鼓胀效应、温度效应等的综合影响，而导致套管内径增大，使卡瓦在套管柱中嵌入的深度变浅，在强大的压裂液作用下，向下移动，从而导致桥塞座封失败。针对该原因，建议对桥塞结构做出如下改进，以适应桥塞在压裂施工中变化的环境。
　　改进卡瓦结构，使之适应正向、反向以及正反向交变的高压差环境的同时，能够在强大的压力作用下实现卡瓦嵌入深度的自动调节；使之在试压时越卡越紧、越封越严；同时还相应地改进固定胶筒部位的桥塞结构和胶筒材料，既满足了胶筒的较强的密封性能，又满足了高温、高压井的使用要求，从而有效地解决了承压能力低的问题。

5结束语
　　综上所述，由于井况复杂，在油气井中封堵后的作业过程发生位移是桥塞常见的问题之一，通过对该问题的研究，通过反复的实践验证，最终寻找到了新的解决方案。通过以上改进，能够有效地解决可取式桥塞在封堵作业中出现的下移问题。经现场应用，各项技术指标均达到设计要求。现场的成功应用表明该改进型桥塞一次作业成功率高，操作简便，是井下理想的封堵工具。
　　参考文献：
　　[1]刘巨保，张学鸿，朱振锐，季海波.水平井分流压裂管柱设计与力学分析[J].钻采工艺与装备， 1998,15（03）:25-28.

[2] 王维刚，朱君.可取桥塞卡瓦锚爪的力学分析[J].石油机械，2008，36（11）：102-105.　

　[3]伍开松，谢斌，杨新克.封隔器卡瓦的三维接触有限元分析[J].石油矿场机械，2005，34（06）:59-62.