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封隔器用途及分类介绍
封隔器作用和使用范围
封隔器使用范围之广,遍及油气田勘探和开发的各个生产过程。封隔器的用途包括以下一些方面:
1、在钻井作业中,作为永JIU型桥塞或可回收型桥塞、作业封隔器或永JIU型水泥承留器。
2、在测试作业中,将测试层段与钻井液及其他层段隔开。
3、在固井作业中,作为管外封隔器,避免钻井液窜槽和微间隙带来的地层流体上窜。
4、在射孔作业中,保持高能气体压力。
5、在增产措施作业中,为注水、注汽、措施改造和堵漏、封窜提供条件。
6、在生产管柱中,为采油采气等提供条件。
7、在砾石充填及防砂作业中,起封隔、循环和分离作用。
解析封隔器的分类
封隔器一般按照封隔件实现密封的方式进行分类,可以分为自封式、压缩式、扩张式、组合式四个类型。
自封式封隔器:就是靠封隔件外径和套管内径的过盈和工作压差来实现密封的封隔器。
压缩式封隔器:就是靠轴向力压缩封隔件,使封隔件外径变大来实现密封的封隔器。
扩张式封隔器:靠径向力作用与封隔件内腔液压,使密封件外件扩大来实现密封的封隔器。
组合式封隔器:是由自封式、压缩式以及扩张式任意组合来实现密封的封隔器。
扩张式封隔器工作原理介绍
扩张式封隔器工作原理主要是:扩张式封隔器工作时用油管连接下入油、气井套管内,为了顺利下入和起出,扩张式封隔器未座封时的较大外径都小于套管内径。下入到井内预定位置后,向油管内注液打压,液体经扩张式封隔器中XIN管上的座封通道进入中XIN管和胶筒之间的间隙,将具有弹性的胶筒扩张,直径变大,使胶筒外径紧密贴合在套管内壁上,套管内径和封隔器外径的环形空间被胶筒隔开,此即为扩张式封隔器座封后所要达到的目的。当扩张式封隔器完成预计封隔工作周期后,需要将封隔器解封,然后提出井外。解封时,将油管内压力泄掉,扩张式封隔器胶筒在自身弹用下回弹,将胶筒和中XIN管间液体排回到中XIN管内腔,胶筒直径恢复到座封前状态,此即为解封。
目前扩张式封隔器存在问题:常见扩张式封隔器胶筒与中XIN管硫化为一体,液体通过中XIN管侧壁过液孔进入中XIN管与胶筒之间的间隙,使具有弹性的胶筒扩张,在实际使用过程中常出现胶筒撕裂开缝、硫化处脱离等情况,导致密封失效;在压裂时使用,压裂砂会随液体进入中XIN管与胶筒间隙,在解封时压裂砂不易排出,胶筒回收不完全,甚至不解封。可见目前扩张式封隔器存在的问题是:胶筒扩张时易撕裂开缝、硫化处易脱离,在井下重复使用次数少、存在卡井风险。
扩张式封隔器包括很多型号,其中k344扩张式封隔器是一种封隔器,应用于油田的分层注水、分层酸化、分层挤堵、分层压裂等施工工艺。
封隔器在注水井段的作用
分层的工艺方法比较多,如油、套管分层配水、多管分层等。单管配水器多层段配水的方法,是井中只下一根管柱,运用封隔器将整个井段封隔成几个互不相通的层段,每个层段都装有配水器。注入水从油管入井,由每个层段配水器上的水嘴操控水量,注入到各层段的地层中。
因为固定配水管柱方便于分配水量已不再运用,而配水管柱可比活动配水管柱间多级的封层,并且具有测验起下责任量小和测验功率初等长处,因而遍及运用。
配水管柱(Ⅰ)主要由紧缩式封隔器和配水器等组成,而配水管柱(Ⅱ)主要由扩张式封隔器和配水器等组成。
分层配水管柱规划的主要根据是各层的指示曲线,它是反映层吸水才干的曲线。另一个根据就是配水嘴的嘴损曲线,它反映了水嘴尺度、配水量和通过配水嘴时的节省丢失三者之间的定量联系,不同结构的配水器的嘴损曲线也不相反。
封隔器的结构原理及常见用途
封隔器的结构
说到这里,就聊聊咱们自己常用的封隔器吧!按照座封方式来划分的话,咱们常用的是液压式封隔器和机械式封隔器两类。
液压式坐封封隔器有Y241封隔器、Y341封隔器、Y344封隔器等,发现共同点了吧,中间的4代表液压座封。
机械式坐封封隔器有剪销封隔器、Y211封隔器,还有**提到的PT卡瓦封隔器。
咱们就以P-T封隔器为例,来看看封隔器的结构。
P-T封隔器由旁通、密封元件和卡瓦总成三部分组成。
1、旁通孔有较大旁通面积,旁通道由端面密封关闭,可开可关,其作用是在起下钻时,液体可从管柱内部流过,减少起下钻阻力和抽汲作用,在解封的时候又可平衡封隔器上下方的压力。
2、密封元件则主要是胶筒,用于分隔环空与地层,受挤压的时候膨胀封隔油套管之间的环形空间。
3、卡瓦总成包括锥体、卡瓦、摩擦垫块、垫块外筒定位凸耳和弹簧等,像不像一把随时撑开的伞?
下面咱们还是以P-T封隔器为例,谈谈座封和解封原理。
封隔器的原理
如果大家打开封隔器,会发现座封心轴上有两个换位槽,一个是人工槽,另一个是自动槽,通常凸耳放于自动槽内。
手动保险槽的座封方法是:上提,右旋工具四分之一转并下放坐封封隔器,解封时,上提,并左旋工具四分之一转。
自动保险槽的座封方法是:上提,右旋,在保持右旋扭矩的同时下放座封封隔器。解封时,上提,此时凸耳将自动沿斜坡向上,到达J形槽解封位置。
咱们就以自动槽为例,来聊聊整个过程。
下井过程中
凸耳是在自动槽的短槽之中,摩擦块始终与套管内壁紧贴,胶筒处于自由状态,旁通道是打开的。
下到深DU后
1. 先上提管柱,使凸耳在短槽的下部位置。
2. 再右旋管柱1-3圈,由于管柱旋转,凸耳到长槽内。
3. 在保持扭矩的同时,下放管柱加压缩负荷,加压时座封芯轴向下移动,端面密封与密封唇吻合而关闭旁通。
4. 继续加压,锥体下行使卡瓦胀开,卡瓦上的合金块的棱角嵌入套管壁,胶筒受力膨胀,密封油套管环形空间。
解封时
只要上提管柱,即可起出封隔器。
封隔器的常见用途
PT卡瓦封隔器:靠旋转管柱坐封,上提管柱解封,主要用于试油测试和压后排液。
剪销封隔器与PT卡瓦封隔器组合:用于双封测试和排液,靠管柱吨位压缩胶筒坐封,上提管柱解封。
Y211封隔器:主要用于斜井测试和排液,斜井中管柱无法旋转。它是靠上提下放管柱坐封,上提管柱解封。
Y241和Y341封隔器组合:是目前不动管柱压裂工艺使用的工具,Y241封隔器带有单向卡瓦,它们都靠油管内加压压缩胶筒封隔器坐封,坐封后胶筒能保持锁定压缩状态,上提管柱解封。
Y344封隔器:是水力压缩式封隔器,油管内加压封隔器坐封,没有锁定机构,油管泄压后封隔器便解封。
封隔器的种类、结构、原理、用途多种多样,的封隔器研发应用,已经成为石油技术服务企业的**。
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