新型高温高压封隔器组合式胶筒结构设计及试验

针对完井封隔器的胶筒存在耐温、耐压和循环测试可靠性等不足的技术难题,研制了符合API 11D1-V3级别的耐温170 ℃、耐压41 MPa的组合式胶筒。设计了三胶筒组合的胶筒结构,优先选了胶筒材料,并对关键尺寸进行计算和优化。建立有限元模型,分析了胶筒的接触应力和密封性能。按照API 11D1-V3级别进行室内测试,并进行模拟井试验和现场试验。该组合式胶筒满足高温、高压密封要求。     

高压分层注入封隔器的研制与应用

为了解决双河油田分层注水、酸化封隔器工艺成功率较低的问题,研制了高压分层注入封隔器。该封隔器采用双活塞低压力坐封机构、洗井阀控制销钉,实现先坐封、后关闭洗井阀,提高了封隔器坐封的可靠性;采用双层紫铜碗胶筒肩部保护结构,同时与胶筒生产厂家联合攻关,优选胶筒配方,提高了胶筒耐温耐压性能。室内试验和现场应用结果表明,高压分层注入封隔器在额定坐封压力下,能可靠坐封,从现场应用12口井情况看,注水封隔器有效期达到两年以上,满足酸化、压裂施工现场需求,工艺成功率100%,取得了较好的应用效果,为高压分层注水、分层酸化、分层压裂井的应用提供了技术支撑。     

高温高压薄壁胶筒优选试验设计和评价

通过对现有高温密封材料综合性能的分析评价,优选出改性PTFE作为高温胶筒的密封材料.改性PTFE密封材料硬度高,耐磨损,耐蠕变性能好,不易冷流,耐温350℃,耐压高于15 MPa,符合项目和现场热采封隔器高温密封需要.截至目前,高温高压薄壁胶筒已经在河南油田第二采油厂井楼油矿试验应用了3口井,分别为L1527、L1182和L3071井,工艺成功率为100％,封堵有效率为100％,满足了热采井高温封堵密封的实际需要.     

双级自平衡封隔器的设计

现阶段,提高封隔器耐温耐压工作性能的主要方法是:(1)研制新型胶筒材料;(2)改变胶筒形状尺寸,(3)增加"防突"结构。提出了一种提高封隔器耐温耐压差性能的新方法:通过双级胶筒、自平衡活塞结构,实现压力逐级降低,从而降低单级胶筒的工作压差,提高封隔器在常温及高温情况下的耐压差性能。     

一种适用于139.7mm井眼自带旁通的高温高压封隔器

在小井眼井中,常规的封隔器满足外径和通径尺寸后,径向壁厚较薄,很难提高强度和胶筒密封性能,不能满足高温高压作业需要.通过对常规封隔器施工过程中受力及变形分析,优化封隔器结构及材料,设计出适用于139.7 mm套管、耐温204℃、耐压105 MPa的自带同心旁通机构、自锁机构、三胶筒组合的胶筒结构、机械坐封、可双向封隔压...     

稠油井注气掺稀一体化管柱的研制与应用

针对注气开采中常规封隔器无法正常解封、容易形成井下落鱼等问题，研制了一种稠油井注气掺稀一体化管柱。介绍了该管柱及主要配套工具的结构和工作原理，进行了室内性能测试试验及现场应用试验。试验结果表明：该管柱中配套的注气封隔器不使用水力锚和卡瓦结构，封隔器易解封，解决了由于沉淀物杂物堆积和长期注气掺稀水力锚卡瓦可能无法收回等造成的无法解封问题；该管柱中的封隔器胶筒密封性能较好，可满足高压注气，掺稀旁通保证了稠油井正常掺稀生产，E型旁通阀结构避免下井时中途胶筒提前坐封；该管柱配套的注气封隔器可替代常规液压封隔器，应用于注气、掺稀生产的稠油井中。所得结论可为油田开采提高生产时效及降低采油成本提供技术支撑。     

高温高压压裂工艺管柱的研制及在河南油田的应用

针对传统封隔器在深井、超深井高温、高压条件下进行大型压裂施工时存在胶筒耐温、耐压较差,坐封、解封不可靠的问题,河南油田研制了高温高压压裂工艺管柱注管柱。该管柱结构简单,适用范围广,耐温150℃,耐压差70MPa。截至目前,高温高压压裂工艺管拄在河南油田已进行300余井次的现场试验和应用,最大下入井深为3542m,一次工艺成功率达到93.9%。     

高温高压压裂工艺管柱的研制及在河南油田的应用

针对传统封隔器在深井、超深井高温、高压条件下进行大型压裂施工时存在胶筒耐温、耐压较差，坐封、解封不可靠的问题，河南油田研制了高温高压压裂工艺管柱注管柱。该管柱结构简单，适用范围广，耐温150℃，耐压差70MPa。截至目前，高温高压压裂工艺管枉在河南油田已进行300余井次的现场试验和应用，最大下入井深为3542m，一次工艺成功率达到93．9％。     

水平井分段压裂扩张式裸眼封隔器的研制及现场应用

分段压裂是顺北井区高产的必要手段,针对顺北油田裸眼酸压完井过程中封隔器容易发生老化、钢带断裂等问题,研制了一种胶筒为扩张式且长度达到1500mm,耐温180℃,耐压80MPa的可分级控制的裸眼封隔器,可以实现多个封隔器串联使用,经过现场应用评价,该款封隔器可有效的分隔油套环空及储集体,实现分段的目的,目前已在顺北油田进...     

高温高压测试封隔器胶筒的研制

针对中国西北和西南地区超深、超高温、高压油气井测试封隔器胶筒性能指标不达标问题,研制了与?193.7 mm测试封隔器相配套的高温高压测试封隔器胶筒。采用三胶筒结构设计,中间胶筒起密封作用,2个端胶筒硫化钢网和拉伸弹簧增强承压能力和回缩能力;优选了FKM(氟化橡胶)材料,提高了胶筒耐温性能;通过有限元分析,验证了胶筒结构设计和硬度可以满足设计需求。依据API 11D1标准对封隔器高温高压密封性能进行了室内测试,承压试验结果表明,封隔器胶筒达到了204℃、105 MPa、V0级。将胶筒与现有测试封隔器装配,进行了样机试验,结果表明,工具在150℃升温到204℃情况下封隔器胶筒下部和上部均承压差105 MPa,胶筒尺寸参数变化率在5%以内,现场应用进一步验证了该胶筒的可靠性。该测试封隔器的研制成功可助力于超深、超高温、高压油气田的高效开发。     

K344-95型膨胀封隔器结构改进及应用

轨道式封隔器和支柱式封隔器在异径套管、缩径套管、定向井和水平井中的坐封成功率低。改进了K344-95型膨胀封隔器的结构,室内试验符合要求。现场应用8口井,成功坐封,密封可靠,证明改进的封隔器适用于补贴套管、缩径套管和大斜度井的试压、找漏等修井工艺,且具有胶筒膨胀比大、通过性好、耐高温等特点。     

大庆油田套损井大规模压裂工艺及配套工具

大庆油田累计套损井近万口,为了动用这些压裂程度低、剩余油相对富集的潜力井,开展了多级大规模压裂工艺研究。通过有限元软件分析胶筒肩部角度、长度与应力之间的关系,并通过油浸实验验证了胶筒在大形变下的耐温承压性能;应用自编软件优化调整关键部件尺寸,设计了工艺配套工具。最终确定了小直径封隔器胶筒肩部角度50°,长度550 mm;小直径喷砂器能够针对套管内径大于?104 mm的套损井进行施工,工艺覆盖率提升至70%;新型锚定工具可确保工具通过套损点并使管柱稳定;双功能防喷封隔器能够实现目的层封隔及油管防喷。现场试验结果表明,该工艺及配套工具能够用于套损井压裂,单趟管柱可压裂5层,砂量289 m3,初步实现了套损井大规模压裂施工。     

自封压缩式封隔器的研制与应用

为了使封隔器既能在大井斜处及井眼轨迹方位角变化较大的地方顺利坐封、保护套管压裂,又能进行水力喷射泵正常排液,基于胶筒接触密封理论,结合刚性部件机械强度校核方法,设计了自封压缩式封隔器。首先对胶筒与套管壁的接触应力进行了理论计算,然后在170 ℃条件下对该封隔器的耐压差性能进行了室内模拟试验,最后在施工现场进行了坐封、压裂、水力喷射泵排液试验。理论计算得出,胶筒的最低坐封压力应大于4.36 MPa;封隔器坐封后,胶筒与套管壁的接触应力随工作压差的增大呈线性增大趋势。室内试验显示,10.00 MPa坐封压力下,胶筒能够承受35.00 MPa反向压差;170 ℃条件下,封隔器能够承受70.00 MPa正向压差和50.00 MPa反向压差。现场试验表明,该封隔器能够在井斜角达72.4°的地方顺利坐封、压裂、排液和解封。研究表明,自封压缩式封隔器可解决常规封隔器难以实现的"既在大井斜处及井眼轨迹方位角变化较大地方顺利坐封、保护套管压裂,又能进行水力喷射泵排液"的问题,且应用效果良好,值得推广应用。      

用于固井清水顶替作业的套管外封隔器

国内外以往研制的套管外封隔器都不具备平衡套管内外静液柱压差的功能 ,无法满足固井清水顶替作业的要求。据此研制了可用清水或任何密度的钻井液进行顶替的PYF— 140型套管外封隔器 ,其关键技术在于施工阀始终处于动态平衡状态 ,具备平衡套管内外静液柱压差的功能 ;锁紧阀采用新型锁紧方式 ,可确保在胶筒或限压阀失效的情况下 ,自动关闭进入胶筒的通道 ,从而确保套管试压合格 ,而刚性辅助密封性能大大加强的密封部件 ,又加强了管外环空封隔的可靠性。 4口复杂疑难井的应用情况表明 ,采用PYF— 140型套管外封隔器 ,可实现固井清水顶替作业 ,坐封成功率、套管柱试压合格率和固井优质率均为 10 0 %。     

新型双卡瓦高温高压尾管悬挂器的研制与应用

剑门1井是国内罕见的井深超过7000m的深井、井底温度为161℃,149.2mm小井眼与Φ127.0mm尾管形成的小间隙环形通道长达2007m,尾管悬重为62t,现有的Φ127.0mm单卡瓦尾管悬挂器已不能满足深井固井的要求。为此,通过技术攻关和研究设计,将原有的单液缸单卡瓦设计成双液缸双卡瓦结构,增加了承载能力;采用高温、高压密封件增强了密封和耐高温性能;最终研制成功了Φ127.0mm双卡瓦高温、高压尾管悬挂器。其工作原理为:在固井作业下套管时将它连接于尾管柱顶部下入井内,悬挂作业时从井口投球到球座,加注液压使悬挂器上下液缸同时工作,分别推动上下卡瓦上行张大卡在上层套管内壁上,以实现尾管悬挂的功能。该新型工具在剑门1井的应用成功,解决了超深井高温、高压长尾管悬挂固井的技术难题,为类似超深井、高温、高压井和具有小间隙长尾管特点的高难度尾管固井提供了经验。     

φ88.9mm侧钻水平井套管外封隔器的研制与应用

为了解决侧钻水平井固井时存在的层间混窜和管外喷冒等问题 ,研制了 88 9mm侧钻水平井套管外封隔器。封隔器的膨胀控制系统采用一种新型的施工阀、保压阀和液缸预充液压油结构 ,膨胀密封元件采用新式的帘布夹层胶筒 ,可以在小尺寸情况下封隔比较大的环空 ,胶筒端部用压环压紧密封 ,同时又采用了胀环结构作靠背 ,提高了胶筒承压能力。现场应用证明 ,这种封隔器具有通过能力强 ,承压能力高 ,试压可靠性高 ,封隔性能好等特点 ,坐封成功率达1 0 0 %。     

水平井下冲封隔器的研制与应用

为解决目前油田套管完井的水平井中应用的常规封隔器冲砂中途易坐封、液缸内密封不严易进砂以及水平井管柱不能实现边冲边下的问题,研制了水平井下冲封隔器。该封隔器采用皮碗收缩保护可释放坐封装置和橡胶整体硫化密封装置,耐冲刷,密封可靠（密封压力达30 MPa）。室内实验和现场应用表明,该工具综合性能安全可靠,能很好地满足水平井177.8 mm/139.7 mm套管防砂完井生产的需要。     

易起式高压多层压裂管柱的研究与应用

针对扩张式胶筒在受高压后出现钢片回收不完全,起管柱时钢片易卡死在套管中,造成管柱无法起出的问题,研究了易起式高压多层压裂管柱。该管柱主要由节流喷砂器、多级KY344-114型封隔器、多级喷砂器、水力锚和安全接头组成,采用新型的KY344-114型封隔器既具有停泵即解封,又具有耐高压的能力。现场应用结果表明,该管柱工艺原理可行,工具结构可靠,一次性起出率达93%,适合高压井的多层压裂。     

Y521-110FQ防卡注水封隔器的研制及应用

针对Y521封隔器在文明寨油田应用中存在的若干问题,研制了Y521-110FQ防卡注水封隔器。该封隔器主要由上接头、油压活塞、洗井活塞、水力锚、内外中心管、压缩环、摩擦及卡瓦装置、下接头等组成。洗井活塞采用油压和下压双重关闭设计,最大限度地满足了注水和停注时不同压力系统下洗井机构密封的要求;解封时洗井活塞强制开启,使上、下压力系统连通,解决了上部高压导致解封困难的问题。文明寨油田16口注水井的应用效果表明,该封隔器结构合理,原理可靠,能提高管柱分层注水成功率,提高封隔器密封性能,满足高温高压、层间差异大井的分注要求。     

抽油机井自控式套管气回收装置

为了有效收集低套压抽油机井的套管气,研制了一种自控式套管气回收装置。该装置排液缸连接生产阀门,气缸通过进气管连接套管阀,两缸活塞通过连杆连接,利用抽油机井上下冲程时井口压力变化实现气缸强制吸入套管气。上冲程时排液缸压力上升,活塞右行,气缸容积增大,压力降低,完成套管气吸入;下冲程时井口压力下降,在集油管线压力下使气缸活塞左行,气缸内套管气进入排液管,如此往复循环,整个工作过程不需要额外动力,可以将套压低至0.1 MPa的油井套管气有效回收。现场应用22口井,平均日回收天然气1 352 m3,有效提高了天然气资源利用率。