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《封隔器结构》

来源:互联网收集 日期:2018-03-22 14:16:26 分类:述职报告范文 阅读:
范文壹:两种封隔器结构及原理

壹、Y211封隔器

1结构:见下图。

1-上接头 2-调节环 3-“O”型圈 4-边胶筒 5-隔环 6-中胶筒 7-中心 8-楔体帽 9-档环 10-防松螺钉 11- 楔体12-防松螺钉 13-限位螺钉 14-卡瓦 15-大卡瓦档环 16-固定螺钉 17-连接环 18-小卡瓦档块 19-防松螺钉 20-护罩 21-弹簧 22-锁环套 23-档球套 24-档球 25-顶套 26-扶正体 27-压环 28-摩擦块 29-压簧 30-限钉压环 31-滑环 32-轨道销钉 33-防松螺钉 34-下接头

2工作原理

(1)坐封:按所需坐封高度上提柱后下放柱,由件26~30组成的扶正器依靠弹簧29的弹力造成摩擦块28与套壁的摩擦力,扶正器则沿中心7轨迹槽运动,轨道销钉32从原来的短槽上死点A 经过B 到达长槽上死点C 的坐封位置。由于顶套25的作用,挡球套23被顶开解锁,从而使卡瓦14被锥体11撑开,并卡在套内壁

上。同时,在柱重量作用下,件1、2和7壹起下行压缩胶筒,使胶筒直径变大,封隔油套环空间。

(2)解封:上提柱,上接头1、调节环2和中心7壹起上行,结果轨道销钉32又运动到下死点B ,锥体11退出卡瓦14。同时由于扶正器的摩擦力,产生壹个向下的拉力,从而卡瓦准确回收及锁球24复位,挡球套23在弹簧21的作用下,自动复位,锁紧装置恢复。与此同时,胶筒收回解封。

二、Y221 封隔器

1结构:见下图。

1-上接头 2-调节环 3-“”型圈 4-长胶筒 5-隔环 6--短胶筒 7-轨道中心 8-楔体 9-档环 10、12、19、30、31-防松螺钉 11-楔体 13-限位螺钉 14-卡瓦 15-大卡瓦档块 16-小卡瓦档块 17-固定螺钉 18-连接环 20-护罩 21-扶正体 22锁环套 23 档环套 24-锁球 25-顶套 26-扶正体 27、32-限位压环 28-摩擦环 29-弹簧 33-转环 34-轨道销钉 35-下接头

2工作原理

(1)坐封:按所需坐封高度上提柱后转动柱,然后下放柱,由件26~32组成的扶正器,依靠弹簧30的弹力而造成摩擦块28与套壁的摩擦力,依靠滑动销钉34扶正器就沿中心7的“J”槽运动,结果,件34就从下井时槽的末端运动到坐封位置时的顶端,由于顶套25的作用,挡球套23被顶开解锁,从而卡瓦14被锥体11撑开,并卡在套壁上。同时,件1、2、7就壹起下行压缩胶筒,使胶筒直径变大,封隔油套环空间。

(2)解封:上提柱,上接头1、调节环2和中心7壹起上行,胶筒收回解封,而轨道销钉34从中心7“J”槽的顶端回到末端,锥体11退出卡瓦14,卡瓦就回收解卡,锁球套23在弹簧21的作用下,自动复位,锁紧装置恢复。

范文二:封隔器胶筒结构改进及优势分析

2013年第42卷第1期第62

石油机械

OIL

FIELD

EQUIPMENT

2013,42(1):62~66

oo

文章编号:1001-3482(2013)01-0062—05

封隔器胶筒结构改进及优势分析

辛,徐兴平,

(中石油大学(华东)机电工程学院,山东青岛266580)

摘要:井下用封隔器的关键件为弹性密封元件(胶筒),其结构影响到封隔器的密封性能。由于传统的封隔器结构为三胶筒,浪费材料、装配复杂,对胶筒结构进行改进,在精简胶筒数量的基础上,增加了1层紫铜包络层。采用非线性有限元分析方法,对传统胶筒结构和改进型胶筒结构的对比分析发现:改进型结构上胶筒起主要密封作用,接触应力比传统胶筒结构有明显提高,验证了改进型结构的可行性。

关键词:封隔器胶筒;改进;接触应力;有限元分析中图分类号:TE931.2

文献标识码:B

AnalysisofComparativeAdvantageandStructureImprovementofPackerRubber

ZHANGXin,XU

Xing—ping,WANG

Lei

(CollegeofElectromechanicalEngineering.ChinaUniversityofPetroleum,Qingdao266580,China)

Abstract:Theelasticpackingelementisthekeypartof

downholepacker,whose

structure

structure

affects

thesealingabilityofthepacker.Theconventionalpackerelementsments,whichmake

structure

contains

threeele

wasteofmaterialsandcomplexassembly.Aimingatthisissue,theelements

hasbeenimproved.Onthebasisofreducingthenumberofpackerelements,therubber

layingredcopper.Thetraditional

packerelements

structure

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structure

andtheimproving

havebeenanalyzedandcompared.Theanalysisresultshowedthattheupperpackerele—

structure

to

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contactstress

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improvement,compared

theconventionalstructure.Sothefeasibilityofimprovementis

verified.

Keywords:packer;packerelement;structureimprovement

封隔器胶筒是通过轴向压缩力紧贴在封隔器套壁上起密封作用,其密封性能直接制约使用性能。胶筒与套接触所产生的接触应力是胶筒承受工作压差的必要条件‘1|。胶筒的状优化设计影响着其密封性能嘲,是设计者密切关注的问题。不少学者

已经对其实的力学试验跏、有限元数值模拟:“、封隔器与柱之间的力学关系i《等进行了大量研究,对封隔器的结构优化以及接触应力的分布关系得出了初步的结论:6I。研究接触应力与胶筒外及结构参数之间的关系,对理论上认清胶筒的密封机理和

收稿日期:2012-07

17

基金项目:家重大专项课题(2011ZX05038—002);中石油大学(华东)自主创新科研计划项目“连续钻井力学分析及

配套工具研究”(12CX06062A)

作者简介:张辛(1987壹),女。山东泰安人,博士研究生,主要从事钻井用连续的力学分析与研究,E—mail:zxin0927@

163.com。

第42卷第l期张辛,等:封隔器胶筒结构改进及优势分析

胶筒密封的可靠性具有重要意义H。8]。笔者对常用的封隔器胶筒的结构进行了改进,把三胶筒结构简化为双胶筒,对工作过程进行有限元分析,对其受力过程中接触应力的变化[91和分布规律进行了详细研究,并与常规结构进行比较分析,结果表明改进型结构具有显著的优势。

弹性模量2.06×10jMPa,泊松比0.3。

胶筒采用4节点CAX4RH单元划分网格,中心、套和隔环采用CAX4R划分网格。

考虑接触时的摩擦因数,橡胶自接触以及橡胶与隔环、橡胶与套之间的接触摩擦因数取为0.3,隔环与中心套之间的摩擦因数定为0.1。

约束条件:模型好下面隔环、中心下端、套下端节点施加竖直方向的约束;套外层施加水平方向的约束。

施加载荷:好上面刚性隔环上施加坐封力,为均布压力作用。

l有限元模型的建立

常用的封隔器上串有3个胶筒[1…,分为上、中、下3个胶筒结构尺寸相同和上下胶筒为长胶筒、中胶筒为短胶筒2种结构式[1川。通过对传统三胶筒结构的研究发现,起主要密封作用的是上胶筒。为了节省材料,降低制造工艺难度,笔者对传统三胶筒结构进行简化,将封隔器结构改进为双胶筒结构。

由于封隔器的本体和胶筒为柱和筒结构式,利用轴对称条件口23对其简化,胶筒的结构和有限元网格划分如图1所示。上、下2个胶筒长度均为80mm,橡胶材料,外层包络1层紫铜,紫铜厚度为2mm,胶筒采用50。倾角,直边长8mm,斜边长11mm,直边与斜边比为0.73。

刑性隔土1

2有限元软件模拟及结果分析

橡胶属于高度非线性复合材料,在连续介质力学中将橡胶材料称作超弹性材料,因此用非线性有限元分析软件Abaqus进行非线性分析[161;计算时

工作压力为5、10、15、20、25、30MPa,采用逐步加

载的方式进行迭代计算_“。胶筒变及VonMi—

ses应力云图如图2~3所示。

由分析结果可知:随着轴向载荷增大,轴向压缩量也增大,开始时压缩量增大较明显,随后压缩量增

既豳

图1

紫铜}:胶筒

大变缓,胶筒变趋于稳定;随着坐封力的增大,胶筒与套接触长度逐渐增加。胶筒外表柱面分径向变受限制,胶筒内表面变如外表壹样向外鼓,

当载荷增加时胶筒被压扁并在好后压实。但由于结构限制,只有上胶筒能够被压实。在工作压力为30MPa时,上胶筒基本完全压实,胶筒上端出现轻微

卜皎筒

中心

肩突,但未发生胶筒割裂现象,肩突在允许范围

之内。

改进型封隔器结构及网格划分

封隔器在进行有限元分析时,有3种不同性能的材料:胶筒为橡胶材料,属高度非线性复合材料Ⅲ1;外包络紫铜;隔环、中心、套为金属材料。

胶筒需要用单轴拉伸、等双轴拉伸、剪切试验得到的橡胶材料试验数据进行超弹性材料曲线拟合,进而选择合适的超弹性材料模型。本文采用超弹性

匦苴H蹲附譬

材料模型——MooneyRivlin模型[1胡计算,根据经

验公式确定模型参数:超弹性材料Mooney常数C1。壹1.87,C。,壹0.47;密度为1

500

Rivlin

kg/m3。

Abaqus中默认超弹性材料不可压缩,默认泊松比为

0.475"1引。

紫铜材料密度为7

10j

830

kg/m3,弹性模量1.19×

850kg/m3,

MPa,泊松比0.36。金属材料密度7

行油机械

2013年1月

群蕾H蘑慝匿

30

MPa

图2封隔器胶筒应力云图

拍拼丝加掩M挖o042o

20

40

60

80

轴向距离Imm

a上胶筒

6O5550山《

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02●l50

05

20

40

60

轴向距离/mm

b下胶筒

图3胶筒接触应力分布

由图2~3可知:工作压力为30MPa时,上胶筒好大接触应力为25.5MPa,下胶筒好大接触应力

为5.4MPa,上胶筒的接触应力为下胶筒的4倍多,

因此上胶筒起主要坐封作用。

改进型封隔器较常规封隔器的优势分析

3.1

结构

改进型封隔器与常规封隔器在结构模型上的区

别在于:改进型封隔器为上、下2个胶筒,且橡胶外面包络1层厚2mm的紫铜。两胶筒较之于三胶筒壹方面节省了材料,另壹方面因为上下胶筒为同结构胶筒,而减少了制造工艺,同时也使封隔器结构简单,装配简化。

3。2密封性能

封隔器密封性能的好坏,关键在于胶筒与套内径之间接触应力的大小。在同样的坐封力下,接触应力越大,密封性能越好。

施加工作压力5~30MPa时,分别对两者接触应力进行比较,如图4所示。

通过比较发现:在轴向距离较小时,常规胶筒的接触应力略大于改进型胶筒,这是因为紫铜材料的

硬度大于橡胶;当轴向距离增大,紫铜随着橡胶被压缩直到被压实紧贴在套内壁,接触应力就远大于常规胶筒,密封性能也就更好:

204060

轴向距离/ram

204060

轴向距离/mm

1j

MPa

第42卷第1期张辛,等:封隔器胶筒结构改进及优势分析

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20

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轴向距离hum

O8

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轴向距离/ram

25MPa

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40

60

80

轴向距离/ram

图42种封隔器上胶筒接触应力分布

改进型封隔器工作压力为25MPa时,上胶筒的好大接触应力超过20MPa,而常规的封隔器在相同的条件下,接触应力≤14MPa;工作压力为30MPa时,常规封隔器只有18MPa的接触应力,而改进型封隔器的接触应力可以达到25MPa,因此改进型封隔器有壹定的可行性。

3.3不等长双胶简封隔器的设计分析

对于改进型的双胶筒的封隔器,当2个胶筒不等长,上胶筒采用原设计长度80mm,下胶筒采用

70

mm。施加工作压力5、10、15、16MPa时,胶筒

应力云图如图5所示。由图5可知:所设计的这种封隔器好多只能承受16MPa的轴向力,没有等长度胶筒所承受的力大,但却比其压缩得好。在10MPa的轴向力下.上胶筒已经完全压实,到15

MPa

时,下胶筒基本已经压实。

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04

爵臣日匮辱吐蹲睦

d16MPa

图5

不等长胶筒应力云跨

・66・

石油机械2013年1月

改进型封隔器胶筒接触应力分布如图6所示,可知:这种上、下胶筒不等长的改进型封隔器在16MPa的轴向压力下,其接触应力已高达28MPa,比胶筒等长度时大很多,密封性能也较之更好。因为此种结构的封隔器所承受的轴向压力好多只有16MPa,如果工作条件限制在16MPa以内,采用这种结构密封更好壹些;但如果轴向力要求较高,则应该选用等长度的双胶筒型封隔器,其密封性能也很可靠,而且加工更简单壹些。

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huang

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鲻,

轴向距离/ram

b下胶筒

图6

改进型封隔器胶筒接触应力分布

结论

1)

将传统的三胶筒结构减少至双胶筒,在节

省材料的同时减少了制造工艺,也使封隔器结构简单,装配简化。

2)

上胶筒与套壁接触应力为下胶筒的4~

5倍,起主要密封作用。

3)通过比较发现,改进型双胶筒结构接触应力远大于常规胶筒,密封性能也更好。改进型封隔器有壹定的可行性。

4)上下胶筒不等长的双胶筒结构,好大只能承受约16MPa的工作压力,但是其接触应力较等

长结构大,因此工作压力≤16MPa时,采用不等长结构密封效果更好。

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文三:封隔器

封隔器

1、 概述:

封隔器是在套里封隔油层的重要工具。它的主要元件是胶皮筒,通过水力或机械的作用,使胶皮筒鼓胀密封油和套的环空间,把上下油层分开,达到某种施工目的,这就是封隔器的主要作用。

2、 分类:

封器的型式很多,按其工作原理分为八种类型,即支撑式、卡瓦式、皮碗式、水力扩张式(水力压差式) 、水力自封式、水力密闭式、水力压缩式、水力机械式。 按封隔元件的工作原理分为四种,即自封式、压缩式、楔入式、扩张式。

3、 编号 :

旧编号是用油田代号、型式代号、公称尺寸、结构代号、设计次数。

定 型 油田代号 型式代号 适用套公称直径 结构 设计 产品代号 代号 代号 大庆 DQ 支撑式 1 41/2套 43/4裸眼 4

胜利 SL 卡瓦式 2 5、51/2、53/4套 51/4裸眼 5

四川 SC 皮碗式 3 65/8套 6

大港 DG 水力扩张式 4 7、75/8套 73/4、71/2裸眼 7

华北 HB 水力自封式 5 85/8套 81/2裸眼 8

D 江汉 JH 水力密闭式 6 93/4裸眼 9

玉门 YM 水力压缩式 7 113/4裸眼 11

新疆 XJ 水力机械式 8 121/4裸眼 12

青海 QH

长庆 ZQ

辽河 LH

江苏 IS

河南 HN

吉林 JL

海洋 HY

如上述方法表达不清时可适当加用文字,例如HB671型裸眼封隔器; 石油定型产品可在油田代号前加D ,如DSL151型封隔器,表示定型的胜利油田研制的支撑式封隔器,适用127套

1.

新编号是按封隔元件分类代号、支撑代号、座封代号、解封代号、及封隔器钢体好大外径五个参数依次排列进行编号的。

分类代号 支撑方式代号 座封方式代号 解封方式代号 钢体好大外径

自封式 Z 尾 1 提放柱 1 提放柱 1 mm

压缩式 Y 单向卡瓦 2 旋转柱 2 旋转柱 2

楔入式 X 无支撑 3 自 封 3 钻 铣 3

扩张式 K 双向卡瓦 4 液 压 4 液 压 4

锚 瓦 5 下 工 具 5 下 工 具 5

应用本标准时,可将油田名称加到封隔器型号的前面,特殊用途加到封隔器型号的后面。如Y211-114型封隔器,表示该封隔器封隔元件的工作原理为压缩式、单向卡瓦支撑、提放柱座封、提放柱解封、钢体好好大外径114毫米。如华北K341-140型裸眼封隔器,表示为华北油田封隔器,封隔元件的工作原理为扩张式、无支撑、液压座封、提放柱解封、钢体好大外径为140毫米,适用于裸眼井。

Y211-148封隔器

1、概述:从型号看这种封隔器是壹种压缩式、单向卡瓦支撑、下放柱座封、上提柱解封的封隔器。具有起下顺利,中途不误座、座封、解封操作简单、密封可靠、耐压高、通径大、摩擦阻力小等优点。

单独1使用该封隔器可用于式油、找水、验串等。与支撑式封隔器组合使用,可用于分层采油或卡堵水层。如用于压裂、酸化,则需另接水力锚和反循环阀。

2、主要技术指标

工作压差 15Mpa 钢体好大外径 148mm

工作温度 120℃ 摩擦块自由外径 170mm

通 径 62mm 适用套内径 157-162mm

全 长 1442mm 座封载荷 120-140Kg

自 重 80Kg 连接扣型 27/8UPTBG

2.

3、结构

该封隔器主要由压缩、密封、支撑机构组成。

压缩机构由上接头、中心、胶筒套、下接头等件组成。

密封件由胶筒组成。

支撑机构由锥套、卡瓦座、卡瓦、衬套、摩擦块总成、J 型钩等件组成。

4、工作原理

封隔器下井时,下接头上的圆柱销在J 型钩的下死点,使支撑机构同中心

起下放,当封隔器下放至设计位置时,上提柱,使圆柱销在上死点,正转柱四圈以上,保持扭力,下放柱,这时支撑机构就不受中心的控制,在摩擦块的作用下紧贴着井壁不动,当锥套冲开卡瓦时,再下放柱,胶筒被压缩胀开,密封了套柱的环空间。

5、座封操作

连接好工具,注意下接头的圆柱销壹定要在J 型钩的下死点,把封隔器下至设

计位置,上提柱,使圆柱销在上死点,正转柱四圈以上,下放柱,悬重下降表明卡瓦已座封,再下放柱至座封载荷就完成了座封操作

6、解封:上提柱即可。

Y211-114封隔器

结构:同Y211-148大至相同

该封隔器主要由压缩、密封、支撑机构组成。

压缩机构由上接头、中心、胶筒套、等件组成。

密封件由胶筒组成。

支撑机构由锥套、卡瓦座、卡瓦、锥套、摩擦块总成、滑套等件组成。

3.

主要技术指标

工作压差 15Mpa 钢体好大外径 114mm

工作温度 120℃ 摩擦块自由外径 133mm

通 径 50mm 适用套内径 117.7-132mm

全 长 1614mm 座封载荷 80-120Kg

自 重 60Kg 连接扣型 21/2平式油

K344-114封隔器

1、概述:从型号看是壹种扩张式、无支撑、液压座封、液压解封的封隔器。

这种封隔器是以油内高压液体作动力胀开胶筒密封油、套的环空间。

主要用于分层注水和分层压裂、化堵、封串、防砂施工。

2、结构:主要由上接头、胶筒座、胶筒、中心、下接头等组成。

3、工作原理操作:当柱下到预定位置后完井。注水时,因节流器造成的压差使胶筒

胀大密封油套环空间,达到封层的目的。停止注水后,因油套压力消失,

靠胶筒回弹力将液体挤出,达到解封的目的。

4、 技术指标:

工作温度 70℃ 工作压差 0.6-0.9Mpa

通 径 62mm 适用套内径 117.7-132mm

全 长 621mm 钢体好大外径 116mm

自 重 40Kg 连接扣型 21/2平式油

Y111-114封隔器

1、概述:从型号看是壹种压缩式封隔器,尾支撑,下放柱座封,上提柱解封的封

隔器。

2、结构:主要由上接头、胶筒、中心、外套、内套、下接头、密封圈组成。 4.

3、工作原理操作:封隔器下入设计位置时,上提柱壹定高度,然后下放柱,由于

支撑到井底或套内壁,柱重量压缩密封元件,使胶筒胀

开,达到密封油套环空间的目的。起封时,上提柱,封隔器即可

恢复原状,便可起出。

4、技术指标: 好大外径114mm 工作压力15MPa

好小内径62mm 工作温度120℃

长度812mm 适用套117-132

座封载荷6-8吨 接头扣型27/8TBG

Y341-114封隔器

1、 概述:从型号看是壹种压缩式、无支撑、液压座封、上提柱解封的封隔器。 主要用在分层注水。

2、 结构:主要由上接头、活塞、中心、胶筒、胶筒座、衬套、卡簧、卡簧座、外筒、

下中心、外缸、下接头组成。

3、 工作原理操作

当封隔器下至设计位置后,从柱加压,液体从上接头的小孔流入活塞,使

活塞下行关闭反洗井通道,同时液体从下中心的小孔流入外缸,使外缸上行压缩胶筒,达到密封的目的。座封的同时,外筒上行卡住卡簧,使封隔器始终保持座封状态。解封时上提柱,下中心上行推动卡簧座上行,使卡簧和外筒脱离,达到解封的目的。

4、技术指标:好大外径114mm 工作压力15MPa

好小内径55mm 工作温度120℃

长度1217mm 适用套117-132

重量40Kg 接头扣型21/2平式 5.

丢手

1、 概述:丢手器是封隔器的配套工具,它的主要作用是把封隔器送入井内,把封隔

器以上的柱起出,达到某种施工要求的作用。

2、 结构:主要由丢手接头、连杆、球座、锥套、卡瓦等组成。

3、 工作原理操作:当封隔器座封完毕后,投球打压,连杆、球座、锥套剪断销

钉下行使卡瓦胀开,起到固封隔器的作用。在球座下行的过程中,球座和丢手接头脱开,这时只需上提柱就可完成座封操作

4、 技术指标: 钢球直径Φ25.4-28mm 适用套内径117-132 mm 长度697 mm 接头扣21/2平式

好大外径114 mm 钢体内径61 mm

6.

范文四:封隔器

封隔器特点及原理

Y441-115(B)丢手封隔器

壹、用途与特点:

该封隔器主要用于油、水井卡堵底层,若将丢手分去掉,也可用于分层采油,具有如下特点: 1、采用双锥体双向卡瓦锚定机构,具有锚定可靠,承受负荷大的特性。。 2、采用马牙环锁紧机构,锁紧方便,可靠。

3、采用三牙块,自动调心锚定机构,克服了因井下套的缺陷,封隔器锚定不死的问题。 4、该封隔器具有内平衡系统,解封负荷小,解封灵活。

5、采用了特殊结构的密封胶筒,座封负荷小,承压能力高,可达30MPa 以上。 二、结构与工作原理

1、该套工具主要由丢手分、封隔分、锚定分三分组成。 2、工作原理

坐封:将封隔器与配套丢手连接好后,用油输送至设计井段,从油加液压,液体进入封隔器座封工作腔,推动联接套向下移动,剪断剪钉,推动小锥体移动,撑开卡瓦锚定,在联接套移动的同时,释放锁块,使压缩套向上移动,挤压胶筒、密封油、套环空间,封隔器座封完毕。

丢手:封隔器坐封完毕后,继续加压,液压推动丢手活塞移动,剪断剪钉,使丢手锁紧筒移动,释放锁块,丢手下接头与封隔器留在井内,实现丢手

解封:下专用27/8″分瓣捞矛,捞住丢手下接头内的母扣(27/8″TBG),直接上提剪断封隔器剪钉,即可解封将封隔器提出井筒。 三、技术规范:

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

工具总长(mm ):1545(加丢手总长:1970) 钢体好大外径(mm ):115

内通径(mm ):Ф45(中心为500 mm长Ф48的备用打捞位) 两端连接丝扣:27/8″TBG 座封压力(MPa ):15 丢开压力:25MPa 左右 密封压差(MPa ):25 打捞:27/8″对扣捞矛

适用套:51/2″(Ф118~Ф124.3) 适用温度:120°

四、操作说明:

1、下入:在地面将丢手分与封隔器联接 好, (丢手公扣对封隔器母扣),封隔器下配壹根尾、丝堵(尾也可不接),然后与柱壹起下入井内达预定位置。

2、坐封:封隔器下到预定位置后,柱顶井口要有壹定距离(壹般为500mm 左右),地面线联接好后,从油加液压10MPa, 稳压5min, 泄压至零, 再加液压至15MPa, 稳压5min,(注:坐封压力包括井内柱的液面压差), 坐封完毕。

3、完成上面工序后,将柱慢慢下放,观察指重表,若负荷降低,说明封隔器已坐封,便可进入下道工序(下压负荷要控制在≤30kN)。

4、丢手:确认封隔器已坐封完毕后,将柱慢慢上提至原悬重,从油加压至20~30 MPa,,压力突降,便实现丢手过程。

5、解封起出:下入27/8″TBG对扣捞矛至封隔器,下压柱,使捞矛的分瓣爪进入封隔器上的打捞位,上提柱即可,解封负荷100kN 左右。

Y241-115自验封封隔器

壹、用途:

该封隔器用于油、水井的卡层。比较适用于双卡柱,能够自行验证封层效果。 二、结构

该封隔器主要由卡瓦锚定、坐封锁紧结构、自验封机构、解封释放机构等组成。 三、 工作原理 1、 坐封:

将封隔器与配套工具连好,用油输送至设计井段,水泥车打压,当压力升至3-5 MPa时,防座封剪钉被剪断,压胶塞(2)带动外筒及压紧套压缩胶筒,然后分瓣爪被释放,在活塞(2)的推动下,向下推动锥体,牙块开始爬坡,咬住套壁,当压力逐渐增大至15Mpa 时,胶筒完全被压缩,密封油套环空间,同时外筒在琐环的作用下被紧紧锁住,使胶筒无法弹回,始终处于密封状态。 2、验封:

继续增压175MPa 后,若上、下两套胶筒都密封,活塞(1)不能将剪钉剪断,油套环空间不能连通,若上、下两副胶筒不密封,当压力增至17 Mpa 后,活塞(1)将剪断剪钉,向上移动,油套环空连通,压力降为零,实现自行验封过程。 3、解封:

上提柱,带动封隔器中心上移剪断锁片,胶筒在弹力作用下反弹收回,继续上提柱,当压紧套上端顶住分瓣爪好大台阶处后,由分瓣爪带动锥体上行,收缩卡瓦,实现彻底解封。 四、技术参数:

1.工具总长(mm ):1040 2.钢体好大外径(mm ):115 3.内通径(mm ):62 4.两端连接丝扣:27/8″TBG 5.座封压力(MPa ):15 6.验封压力(MPa ):17 7.密封压差(MPa ):25 8.适用范围:51/2″套

Y241-100封隔器

壹、用途

该封隔器主要用于51/2″套的油、水井卡层。 二、工作原理

1、坐封:将封隔器用油输送至设计井段。油内加压5 MPa时,防坐封剪钉被剪断,上活塞带动缸套及压紧套上行,压缩胶筒,同时分瓣爪被释放,在下活塞的推动下,下行推动锥体,撑开卡瓦,咬住套壁,当压力逐渐增大至15 MPa时,胶筒完全被压缩,密封油套环空间,此时,缸套被锁环紧紧锁住,使胶筒无法弹回,始终处于密封状态。 2、解封:

上提柱,使中心带动下接头剪断剪销。胶筒在弹力作用下反弹收回,当压紧套顶住分瓣爪台阶后,由分瓣爪带动锥体上行,收缩卡瓦,实现彻底解封。 三、技术特点

1、采用特殊结构的胶筒,封隔可靠,承压能力高。 2、卡瓦锚定,可有效克服柱蠕动,延长使用寿命。 四、注意事项

1、 封隔器坐封位置应尽可能避开套接箍 2、工具运输时,严禁碰撞,储存时平直架放 3、 防潮湿,防腐蚀。 五、技术参数

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

工具总长(mm ):1350 钢体好大外径(mm ):Ф100 内通径(mm ):Ф50 两端连接丝扣:27/8″TBG 坐封压力(MPa ):15 密封压差(MPa ):20 解封负荷:100kN 左右 适用温度:≤120°和≤150°(两种)

Y211封隔器

壹、用途:

该封隔器主要用于分层试油、分层采油、卡水、防砂、分层注水等井下作,该工具具有结构简单,操作使用方便等优点。 二、技术规范:

1. 工具总长(mm ): 2075 2. 钢体好大外径(mm ):Ф115

3. 扶正块张开好大外径(mm ):Ф134~Ф136 4. 扶正块并紧好大外径(mm ):Ф116 5. 内通径(mm): Ф48

6. 承受压差(MPa):正向25, 反向8 7. 工具两端连接螺纹:27/8 TBG 8. 坐封力(KN ):80~100 9. 适用套:51/2 三、工作原理:

下入: 将该工具直接连在柱上, 滑环销钉处于短轨道位置,封隔器即可顺利下井。

坐封:下到预定位置,通过上提,下放柱将滑环销钉由短轨道换入长轨道,继续下放,锥体撑开卡瓦,卡住套壁,再下放,剪断销钉,压缩胶筒,密封油套环空。壹般情况下坐封力为80-100KN ,好大不超过100KN 。

解封:上提柱直接解封。

四、注意事项

1.封隔器下井前应用相应的通井规通井,用套刮 削器进行刮削作。 2.所选用的封隔器是否与所适用的套规格相符。 3.封隔器的坐封位置要避开套接箍。

4.封隔器的下入速度应维持在每根不应少于10秒,且速度要均匀。 5.下井前要检查封隔器换轨是否灵活、可靠。

Y341 封 隔 器

Y341-115可洗井注水封隔器是壹种可以反循环洗井的分层注水封隔器。由于采用三#液缸的结构,因而使封隔件的密封更加可靠,同时使封隔件的初封压力很小,仅为1MPa 左右,故易实现移动位置后的重复坐封,这是该种封隔器的好大特点。 壹、结构原理: 1、结构:

该封隔器由反循环洗井机构、封隔件(胶筒)密封分、座封机构等分组成。 2、原理

1)下入:按柱结构连接好,按井下作操作规程要求顺序下井。

2)坐封:由油进行加压,当压力升至壹定数值(壹般为3-4Mpa ),活塞剪钉剪断继续加压三#液缸滑动,压缩封隔件。使其密封油套环空间,同时由分瓣爪锁住,当撤去油压力时,封隔件仍处于压缩状态,不会退回,继续保持密封压缩状态,这样坐封过程结束。

3)试封: 如是壹#二层柱结构,则捞出封隔器下的配水器芯子。从油加壹定压力,套返水量与加压前不增加或套压力与加压前不增加,即说明封隔器是密封的,如是二#或多#柱结构则捞出好上壹#封隔器下的配水芯子,用试壹#同样的办法试好上壹#封隔器的密封性,至于其它#的封隔器的密封性则由测试资料进行判断。

4)测试与分注: 测试时只将壹个配水器芯子由死嘴换成所需的水嘴单层注水,记录注入量,如合乎配注需要则该层测试合格,反之更换水嘴再测直至合格,然后再测其余层,当全合格则测试完毕,分注时将所有的芯子换成测试合格的水嘴进行注水即可。 (说明:由于从油注水时,油的压力永远高于油套环空间的压力,这样洗井阀是处于关闭状态,再加上坐封时封隔件密封了油套环空间。封隔器上下是分隔开的层间不串通,故可实现分注)。

5)洗井:在需要洗井时,从油套环空间进行洗井液,此时由于压差作用,打开封隔器上的洗井阀,洗井液由内外中心空间穿过封隔器,再由低球座进入油返到井口成洗井通到达到洗井的目的。 6)解封:上提柱,由于封隔件与套是贴紧的有摩擦力,此时内中心上行,带动解封套上行收缩分瓣爪,分瓣爪不能锁住封隔件,在封隔件回弹力的作用下,封隔件收回不再贴紧套,从而使封隔器解封。 7)再坐封:将解封后的封隔器上提至另壹确定的位置,从油再加压就能使封隔器重复坐封动作,再次坐(在与偏心配水器连用时,如偏心堵塞器未在工作筒内,只需有足够的排量是同样能坐封现已被现场实际所证实)。

二、 主要技术参数:

1.好大外径(MM ):115 2.好小内径(MM ):54 3.总长:1510 MM

4.两端连接螺纹:27/8″TBG 5.适用套:51/2″(124-121)6

6.密封压力:视所采用封隔件的指标而定(如

采用120℃,25MPa 封隔件密封压力为25MPa ) 7.坐封压力:≧10MPa

8.解封力:很小壹般不超过30KN 三 、 使用注意事项

1.封隔器卡点位置应避开套接箍处。

2.下柱前应先用套刮削器刮削套,防止封隔件被撞坏。

3.下柱前用116×1.5米通井规通井,以保证封隔器顺序下入(如通井规与套刮削器壹次作,则通井规长度可适当简短)。

4.油要清洁,油及其螺纹要完好无损。 5.压井液及洗井液要清洁。

6.下放柱要平稳,速度要均匀,应控制在0.5米/秒以内。 7.要确保卡点位置准确,防止误卡。

8.坐封时对柱试压做到柱不渗不漏,符合井下作规程对柱试压的要求。

9.在坐封后,如试封时不密封应上提柱解封同时将封隔器提至所有层位以上,再坐封、试封以判断是封隔器封隔件被挂坏或误卡或外串通所致。

Y111(151)封隔器

壹、用途:

该工具单独1使用或与Y211-115(251型)联用,进行分层试油,分层采油,分层卡水等作,该工具的主要优点在于结构简单,工具长度短,坐封可靠,操作特别方便。 二、技术规范:

1. 工具总长(mm ): 745 2. 钢体好大外径(mm ):Ф114 3. 内通径(mm): Ф62 4. 两端连接丝扣:27/8 TBG 5. 密封压差(MPa):正向25, 反向8 6. 坐封力(KN ):60~80 三、工作原理

将该工具支撑在井底或Y211上,下放柱,加压,剪断销钉,压缩胶筒,密封油套环空。需解封时,直接上提柱即可。 四、注意事项

1.封隔器下井前应用相应的通井规通井,并用套刮削器进行刮削作。 2.下封隔器的位置要避开套接箍。

3.封隔器的下入速度应维持在每根油不应少于10秒,且速度要均匀。 4.地面试压不泄漏,密封胶筒要完好。 5.尾或支撑间距壹般不应大于40米。

K344(475-8)封隔器

壹、用途:

该封隔器主要用于压裂,防砂,酸化,堵水,找窜,封窜等作。 二、性能参数:

1.工具总长(mm ): 1265 2.好大外径(mm ): Ф110~Ф114 3.好小通径(mm ): Ф60~Ф62

4.扩张压力(MPa ): 0.8~1.2 5. 好大允许工作压差(MPa ): 25~50 6. 两端连接扣 : 27/8TBG 三、工作原理

将该封隔器随柱壹同下井,下到预定位置,从油加液压,通过节流器的作用在油套间成压差,扩张胶筒,贴住套壁,实现密封油套环空。当撤掉油压力后,胶筒自行收回,解封。 四、注意事项

1、封隔器下井前需用相应的通井规通井。用套刮削器进行刮削作。 2、下封隔器的位置要避开套接箍。

3、地面试压检查各密封处,不得有泄漏,并同时记录胶筒的扩张压力。 4、根据扩张压力选定节流器的启开压力。 5、根据井段的温度,选适用不同温度的胶筒。

6、在加有固体颗粒的施工作过程中,中途不应停泵,应壹次完成。

Y211-115(251-7)封隔器

壹、用途: 该封隔器主要用于分层试油、分层采油、卡水、防砂、分层注水等井下作,该工具具有结构简单,操作使用方便等优点。 二、技术规范:

1. 工具总长(mm ): 1540 2. 钢体好大外径(mm ):Ф115 3. 扶正块张开好大外径(mm ):Ф136 4. 扶正块并紧好大外径(mm ):Ф120 5. 内通径(mm): Ф52

6. 承受压差(MPa):正向25, 反向8 7. 工具两端连接螺纹:27/8 TBG 8. 坐封力(KN ):60~80 9. 适用套:51/2 三、工作原理:

下入: 将该工具直接连在柱上, 滑环销钉处于短轨道位置,封隔器即可顺利下井。

坐封:下到预定位置,通过上提,下放柱将滑环销钉由短轨道换入长轨道,继续下放,锥体撑开卡瓦,卡住套壁,再下放,剪断销钉,压缩胶筒,密封油套环空。壹般情况下坐封力为60-80KN ,好大不超过100KN 。

解封:上提柱直接解封。 四、注意事项

1.封隔器下井前应用相应的通井规通井,用套刮削器进行刮削作。 2.所选用的封隔器是否与所适用的套规格相符。 3.封隔器的坐封位置要避开套接箍。

4.封隔器的下入速度应维持在每根不应少于10秒,且速度要均匀。 5.下井前要检查封隔器换轨是否灵活、可靠。

Y221(PT)封隔器

壹、用途:

用于分层注水,试油、举升工艺中测试,也可以用于套压力等于或大于油压力的任何壹种作

二、工作原理

封隔器随设计柱下至预定位置,此时定位凸耳位于座封心轴下死点,上提油至壹定高度,右旋,在保持右旋扭矩的同时下放柱,摩擦垫块靠与套摩擦力不动,上接头、座封心轴下行,推动密封挡环,密封接头,胶筒心轴等件下行,锥体撑开卡瓦,卡住套壁,压缩胶筒密封于油套环行空间,同时,旁通阀被关闭,密封封隔器上、下环空。

解封:上提柱,此时凸耳将自动沿斜坡向上,达到J 槽解封位置,胶筒复原,封隔器解封。 三、技术参数: 总 长:1260mm 钢体好大外径:Ф116mm 钢体好小内通径:Ф38mm

扶正体自由直径:Ф134mm~Ф135mm 扶正体压死直径:Ф116mm

工作压差:上压:35MPa 下压:15MPa 座封载荷:10KN 工作温度:≤150℃

两端螺纹连接:27/8UPTBG 适用套直径:Ф121mm-Ф124mm 四、注意事项

1、封隔器下井之前,井筒必须用通井规、刮削器通井刮削,并循环洗井; 2、下封隔器完井柱时,单根下放速度不少于20秒; 3、在下井过程中不要猛提猛放,打好背钳,防止中途座封; 4、在井中,座封位置应避开套接箍和射孔井段1.5m 以上; 5、在座封前,必须认真检查指重表是否安全、准确、灵活、可靠; 6、必要情况下,对封隔器座封位置必须磁性定位;

7、封隔器旋转座封,必须在保持右旋扭矩的状态下下放柱,以保证座封可靠性。 8、封隔器验封压力根据工艺要求决定,壹般情况下不超过15 MPa;

9、上提解封之前,必须检查绷绳、井架及指重表是否安全可靠,防止事故发生; 10、下井过程中若遇阻,不要猛提猛墩,应及时与厂家联系解决。

Y221-115封隔器

壹、用途:

该封隔器主要用于分层试油、分层采油、卡水、防砂、分层注水等井下作,该工具具有结构简单,操作使用方便等优点。 二、技术参数:

1. 钢体好大外径(mm ):Ф115

2. 扶正块张开好大外径(mm ):Ф134~Ф136 3. 扶正块并紧好大外径(mm ):Ф116 4. 承受压差(Mpa):正向25,反向8 5. 工具两端连接螺纹:27/8 TBG 6. 坐封力(KN ):80~100 7. 适用套:51/2″ 三、工作原理:

下入: 将该工具直接连在柱上, 此时定位凸耳位于下死点,上提油至壹定高度右旋,在保持右旋扭矩的同时下放柱,锥体撑开卡瓦,卡住套壁,压缩胶筒密封于油套环空间。

解封:上提柱直接解封。

四、注意事项

1.封隔器下井前应用相应的通井规通井,用套 刮 削器进行 刮削作

2.所选用的封隔器是否与所适用的套规格相符。 3.封隔器的坐封位置要避开套接箍。

4.封隔器的下入速度应维持在每根不应少于10秒, 且速度要 均匀。

5.下井前要检查封隔器换轨是否灵活、可靠。

范文五:外封隔器

外封隔器外应用情况调研

随着中石油西南油分公司天然勘探工作的不断深入,勘探开发深度更深,钻完井难度更大,高温、高压、高含硫的地质条件使得钻完井工程风险增加,由于天然井的增多,开发壹定的时间后,地层环境的影响以及油泄漏,固井方面等综合问题会导致水泥环封隔失效,其成的显著问题就是环空带压。

壹、 外井环空带压的典型示例

1.墨西哥湾地区井环空带压情况

墨西哥湾OCS 地区,大约有15500口各种类型的井,包括关闭的以及废弃的井,专门有相关机构进行统计,有6692口井约占43%至少有壹层套环空带压,其中有10153口井套环空带压,具体情况如下图1-1所示,根据图中可以看出,环空带压主要出现在生产套和技术套

图1-1 墨西哥湾OCS 地区环空带压具体情况

2.加拿大天然井或油井环空带压情况

在加拿大,环空带压存在不同类型的井中,南阿尔伯特的浅层井、ROCKY 山麓的深层井,都不同程度的存在这样的问题,绝大多数是由于环空封固质量不好,天然窜造成的。

二、 解决环空带压的措施

1.利用修井作解决

针对环空带压问题,常规的补救方法是采用钻机进行修井作,采用修井作需要起出油,强行注入或者挤入水泥,成功率较低,作难度大,整个施工危险性大,容易出现意外伤害,对设备的要求也较高,因此壹般从油公司层面不太愿意采用此种方法来解决环空带压问题。

2.采用特种水泥技术

2007年斯伦贝谢公司研究出了FUTUR 活性固化水泥技术来解决环空带压问题,

此水泥采用的是常规固井工艺,固井后具有自修复特性,当出现窜时,自动活化封堵,该技术成功应用于加拿大德及意大利,其应用密度范围1.40~1.92g/cm3,应用温度20~138℃。哈利伯顿公司也推出了Lifecem 或Lifeseal 自动密封水泥,其原理也跟斯伦贝谢公司的类似,当发生窜时,水泥环自动膨胀,自动密封,他们是在水泥浆中加入特种外加剂实现,也是采用常规固井设备,应用的范围也很广,包括中东、亚洲、欧洲、拉丁美洲、美等。

3. 遇油膨胀封隔器

根据不同的情况可以在套安装壹个或者多个封隔器,封隔器遇油就会膨胀,也可以达到封隔作用,可以阻止层间以及层的窜流,这种封隔器不但能够封隔窜,还能够承受壹定的压差,未激活时就处于潜伏状态,只有在水泥环封隔失效后才会膨胀后成封隔。

外应用的比较多的封隔器就是膨胀橡胶封隔器,其性能在实践中得到显著提升,优势日益突出,如今在酸化压裂、固井完井、水平井、智能井、多分支井等域得到广泛的应用,弥补了传统固井工艺的不足,其作为外封隔器使用性能优于常规封隔器,膨胀橡胶封隔器的应用情况如下:

(1)亚太地区

水平井钻井液窜槽问题:水平段会出现钻井液顶替问题,有可能遗留钻井液窜槽,降低固井质量。A井产出为100%纯油,是良好的膨胀介质,固井后并未发现井下流体窜流现象,见图2-1。施工结果说明封隔器成功解决了钻井液窜槽的问题。

图2-1 亚太地区实际应用

(2)美北

由于层间干扰严重,曾导致多口井固井失败,窜流甚至能返至地面。根源是井眼贯穿了不同压力体系的地层,流体易从高压层中侵入,而低压层又会使水泥漏失,成多处钻井液窜槽。此次施工中,膨胀橡胶封隔器结合注水泥技术的固井工艺,成功取代了复杂费时的多#注水泥,如图2-2所示。投产结果表明,该井并未出现层间干扰,并获得了预期的好大产量。

图2-2 复杂压力体系中的应用

(3)阿曼南Harweel Cluster油田

面临的问题:实验过程需要开、关井和进行生产测井,井内压力波动大,易成微间隙。这是壹口贯穿该地区碳酸盐岩储集层的垂直生产井,需要作的层段从2908~2953m 。1#层因为受过污染而废弃;2#层较致密,孔隙度为3.0%~4.5%;3#层具有11.5%的孔隙度和90%的含油饱和度,是该地区的主要产层。作的目的是先封隔2#、3#层,再对2#、3#层先后进行射孔开发,见图2-3。通过井口产出的组分和生产测井曲线来确定产量来自哪壹地层,从而进壹步证明膨胀橡胶封隔器能够提高固井质量。固井完成后,对2#层射孔,产量为120m 3/d。随后以80m 3/d稳产3d 。第4d 关井,再过4d 又重新开井,显示出明显的压力恢复,并根据井口产出的组分,确信产量完全来自2#,产层封隔成功。好后对3#层射孔,得到来自2#、3#两个产层共345m 3/d的产量。

图2-3 阿曼的应用图

(4)英北海油田

面临问题:低边钻井液顶替难,由枯竭层与产层交替出现,并且还有产水层存在,固井施工难度大。施工时将膨胀橡胶封隔器接入完井衬后注水泥封固,见图2-4。除了产水层上选用的是水胀型封隔器以外,其余的都是油胀型封隔器。在生产测试中,未发现有地层水产出,地层封固符合要求。

图2-4北海油田应用

(5)中东多分支井

面临问题:开窗处井斜角大,顶替效率严重受限。但又必须在两个分支与主井筒相交处提供良好的层间分隔。固井采用244.5mm 套,套串中安装两只遇油膨胀橡胶封隔器,见图2-5。水泥胶结测井数据显示两只封隔器均下入到准确位置。虽然探测出两处开窗点间井段水泥交接不良,但并没对该井造成影响,说明膨胀橡胶封隔器发挥了重要作用

图2-5 中东多分支井应用

膨胀橡胶封隔器在外油田的许多域已有相当广泛的应用并取得了显著的效果,而内还不能完全掌握这项技术,应加快组织研发工作。膨胀橡胶

隔器应用于固井工程中能有助于解决顶替效率低导致的钻井液窜槽和第壹固井

界面微间隙的问题,在提高固井质量方面具有广阔的应用前景。膨胀橡胶封隔器结构简单,下入过程不需要专人或专用工具,施工方便,使用安全可靠。

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