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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**。
封隔器的发展史
要做到单井的分采分注,先一定要有一种井下工具将各油层分开。封隔器就是下人套管内,利用其弹性密封元件的变形来封隔油、气、水层的一种比较重要的井下工具。封隔器接在油管柱的适当部位或下部,这种带封隔器和其他井下工具的油管柱叫做井下工艺管柱。
利用井下工艺管柱封隔油套环空,分隔产层,利用工艺管柱上对准产层部位的油、水配产器、喷砂器等井下工具控制产液(或产层),从而实现对多油层油田的单井分采、分注和分层采取等措施,是保证合理开发油田,使其长期稳产高产,提高采油速度和采收率的重要手段。此外封隔器还用于钻井、试油、卡堵水、热采、修井、保护套管等领域。
正是由于封隔器特的密封作用,为油气水井的正常生产和各种井下工艺措施的顺利实现提供了可靠的保证。
下面是封隔器工艺管柱的启蒙史。
世界上比较早使用的封隔器称为“种子袋”封隔器,由美国于1861年开始使用。
1865年世界上初次使用的小尺寸(百分之3in)套管的底端也是接上这种封隔器而下人井内。早期的这种封隔器结构简单,用途单一,性能较低。
1868年发明了裸眼封隔器。
1888年发明了一种开有油压、套压连通孑L的单胶筒封隔器,其胶筒在锥形体的作用下膨胀而实现密封。此后,对封隔器的研究工作在美国和其他国家得到了高度重视。
目前,美国参与研制、销售的厂商非常多,封隔器产品达数百种。
前SU联在20世纪30年始使用封隔器。我国研制和使用封隔器较晚,但发展迅速。目前,我国各大油田都有研制封隔器的单位,研制使用的各种封隔器达几百种,一些耐高压(105MPa)、高温(325℃)的封隔器也已投入使用。
由于人类对石油后备储量勘探的需要,不得不在越来越恶劣的环境——JI端高温、JI端高压、JI端复杂的条件下进行钻井和完井。为满足生产的需要,封隔器将朝着高性能、多用途、适应多种工况、寿命长、结构简单、大通径、密封材料膨胀收缩性能较好的方向发展。
封隔器和桥塞的主要区别是什么
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长久留在井内。桥塞有电缆桥塞和可捞桥塞,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,配上丢手可以单留井,耐压差偏低(压裂封除外)。详见封隔器分类和封隔器原理。桥塞从打捞方式可捞、可钻和可捞可钻三种,全部是单留井的封层工具,耐压差高。可捞的和丢手封类似;可钻的除中XIN管外,基本都是铸铁件;可捞可钻的壳体、中XIN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,可以用插管打开关闭下层。这些都是封隔器和桥塞的基本区别
形象点: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。
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。
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