Y341C-114多级堵水封隔器的研制与应用

针对现有多层堵水封隔器坐封难、解封难的问题,通过优化设计了逐级解封封隔器的坐封机构、锁紧机构、验封机构、平衡保护机构、逐级解封机构。文中阐述了该封隔器的主要结构设计、工作原理;封隔器的特点;堵水管柱的组配形式。经过现场多级堵水应用,封堵效果好,起管柱时解封负荷小,实现了逐级解封。从现场64口井的应用情况看,取得了较好的应用效果,为厚油层多级堵水提供技术支撑。     

大斜度井多级封堵工艺管柱研究及应用

针对大斜度井井眼轨迹的特殊性,设计了多级封堵工艺管柱,实现了大斜度井分层开采。采用K341-95小直径堵水封隔器与扶正器相配合,确保了管柱在造斜段能顺利通过。在液压作用下,多级封隔器可同时坐封;采用上提管柱方式,实现了多级封隔器逐级解封;利用液压助力器确保管柱在砂埋等特殊情况下能够安全起出。24口井的现场试验表明,该工艺管柱在大斜度井的应用是切实可行的。     

逐级验封器的研制与应用

针对目前现场无法有效验证多级封堵管柱中下级封隔器密封性能问题,研制出一种新型逐级验封器。该验封器主要由坐封机构、密封机构、验封机构和支撑保护机构组成,它连接在需要验封封隔器下边,验封时先坐封封隔器,再加压打开验封器验封通道并坐封验封器,若停泵稳压时压力不降,说明封隔器处于密封状态;若压力下降,则说明封隔器解封或密封不好。双T5-116井的现场试验情况表明,采用该验封器施工作业后,含水质量分数由施工前的93.3%降为92.0%,日产油由1.7t增加到2t,说明验封器验封成功,工艺成功率和措施有效率均为100%。     

液力可取式桥塞堵水装置

针对河南油田以往丢手堵水管柱存在没有锚定机构、解封载荷大、丢手时容易误解封导致封堵失效等缺点 ,研制出液力可取式桥塞堵水装置。装置以HNY44 1双向卡瓦封隔器为主 ,以HNY34 1封隔器、限压式不投球丢手器及管底开关为配套工具 ,采用水力坐封 ,能实施任意层位的多级丢手封堵 ,坐封坐卡牢固 ,解封解卡可靠 ,解封载荷小 ,并确保封隔器的长期有效封堵。现场使用 139井次 ,工艺成功率为 10 0 % ,有效率为 91 2 % ,显示了良好的推广应用价值     

Y441E型液压封隔器

为了解决目前双向锚定型封隔器坐封压差高 (一般为 15～ 2 0MPa) ,存在中途坐封和解封安全隐患的问题 ,研制了Y4 4 1E型液压封隔器。它采用的双液压活塞联动坐封机构可降低坐封压差 ;双锥体双向锚定和下锥体脱卡机构提高了封隔器的解封安全性 ;液压平衡机构实现了封隔器多级使用、逐级解封 ,且不影响解封力的大小。 4 2井次的现场试验表明 ,这种封隔器坐封、密封、解封可靠 ,施工成功率达 10 0 % ,是一种性能优良的悬挂、分层封隔采油工具。     

XJY341-110斜井堵水封隔器的结构与应用

由于斜井井眼轨迹具有特殊性,常规Y341堵水封隔器在斜井井眼轨迹里下入时可能损坏封隔器密封件胶筒,最终造成堵水工艺失败,其次是多数封隔器直接采用上提管柱方式解封,由于是斜井管柱与井壁摩擦力大,造成解封困难,见于上述存在问题,设计了XJY341-110斜井堵水封隔器,它主要由坐封机构、锁紧解封机构、平衡保护机构、扶正机构等组成。文章阐述了该封隔器的主要结构设计、工作原理、封隔器的特点。现场应用表明,该封隔器有工艺成功率高,封堵效果好,易于解封等优点。     

多段分层注水井逐级解封封隔器研制与应用

常用压缩式封隔器的技术结构普遍是坐封时用解封销钉来锁住整个坐封机构,保持胶筒压缩,解封时通过剪断这个销钉实现胶筒的释放。如果解封销钉小一些,注水过程中外压升高时,销钉常常会自动剪断使封隔器解封;如果加大销钉,每一级封隔器解封力增大,导致管柱上提力逐渐增加,致使解封困难。针对这个问题,通过改变封隔器的技术结构,使坐封机构和解封机构脱离,研究设计了能实现逐级解封的注水井可洗井封隔器,从而改变了常规水井封隔器管柱上提整体管柱、封隔器胶筒同时摩擦套管壁的概念,每级封隔器单独承受上提管柱的解封力,从最上一级封隔器开始依次解封。现场应用表明,逐级解封封隔器实现了管柱在封隔器逐级解封的情况下小载荷起出,从而有效地解决了管柱无法顺利起出的问题,为多层段细分注水提供了技术保障。     

Y441系列双压差逐级解封封隔器

Ｙ４４１系列双压差逐级解封封隔器（以下简称Ｙ４４１封隔器），采用液压坐封，双锥体卡瓦锚定，机械内锁紧，上提下放管柱解封的结构，具有多级使用，逐级解封的功能。坐封可靠，卡位准确，并能改善管柱受力状况。该封隔器与配套工具组合，能形成六套工艺管柱，可适应不同井况的工艺要求。现场３００多井次的应用表明，Ｙ４４１封隔器性能优良，并部分地替代了国外进口的同类产品。     

Y441系列双压差逐级解封封隔器

Ｙ４４１系列双压差逐级解封封隔器（以下简称Ｙ４４１封隔器）采用液压坐封，双锥体卡瓦锚定，机械内锁紧，上提下放管柱解封的结构，具有多级使用，逐级解封的功能，坐封可靠，卡位准确，并能改善管柱受力状况。该封隔器与配套工具组合，能形成六套工艺管柱，可适应不同井况的工艺要求，现场３００多井次的应用表明，Ｙ４４１封隔器性能优良，并部分地替代了国外进口的同类产品。     

Y411—115型可取式双卡瓦封隔器

针对封隔器承压能力与解封力之间的矛盾而研制的Ｙ４１１—１１５型可取式双卡瓦封隔器,主要由坐封、解封和密封三大机构组成,靠机械坐封和解封,并设有液体平衡通道、应急释放装置及独特的自锁机构,使得封隔器解封力与承压能力无关,具有防中途坐封、解封可靠、可重复坐封和解封、承受上下压差能力高和操作简单等特点。这种封隔器应用于气举完井、负压射孔、机械卡堵水和分（选）层酸化等工艺管柱中,可避免油管产生螺旋弯曲,提高气举投捞作业的成功率和气举效率,并可减缓抽油杆与油管偏磨,还可降低作业难度和作业成本,提高起下管柱成功率和管柱寿命。     

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 %。     

244.5 mm套管三胶筒隔离封隔器研制

为了解决老式隔离封隔器容易出现刮损失效和密封性能差的问题,采用具有不同硬度组合的三胶筒式密封结构,研制了一种适用于海上油田防砂作业的新型隔离封隔器。该隔离封隔器由密封机构、锁紧机构、坐封机构和心轴组成。通过优化胶筒的参数,以及在胶筒两端安装铜环,使胶筒的压缩力更加均匀。室内试验时,正反向验封压力均达到41.4 MPa,坐封后自锁状态稳定。现场应用表明,该封隔器设计合理、性能可靠。     

NiTi形状记忆合金封隔器密封件的研制

提出了用NiTi形状记忆合金制造井下封隔器的密封件替代传统橡胶密封件,完成了形状记忆合金密封件的结构设计,进行了形状记忆合金密封件的性能实验,并对实验结果进行了具体分析。实验证明,NiTi形状记忆合金密封件承压能力高,坐封力大,解封力较小,密封效果良好,可以代替传统的橡胶密封。     

基于正交试验的压缩式封隔器胶筒的结构参数优化

主要用于封隔油管与套管环形空间的封隔器胶筒在现场使用中常常出现密封失效和撕裂失效等问题。为了解决上述突出问题,基于虚功原理、Von Mises屈服原则及接触非线性理论,建立了压缩式封隔器胶筒工作中的三维有限元计算模型,采用正交优化方法,对胶筒的关键结构参数长度、厚度和倒角尺寸进行了优化,获得了胶筒关键结构参数的最优组合方案,并对优化前后封隔器胶筒的力学性能进行了对比分析。研究结果表明：①对胶筒密封性能影响由大到小的因素排序为：厚度、倒角尺寸、长度;②胶筒关键结构参数的最优组合应为长度80 mm、厚度20 mm、倒角尺寸10 mm;③较之于优化前,优化后的胶筒与套管间的最大接触应力平均提高70.44%、胶筒最大Mises应力平均降低15.72%、胶筒的压缩距平均降低37.82%;④在相同坐封载荷作用下,优化后的胶筒增大了胶筒与套管间的接触应力、降低了胶筒自身的Mises应力。结论认为,经过参数优化后的封隔器胶筒能够更好地满足现场使用中的密封性能和寿命要求。     

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。      

JDY341X-110大斜度井注水封隔器的研制和应用

为了解决南堡油田大斜度注水井在分注作业过程中封隔器起下困难及坐封、洗井过程中封隔器胶筒受力不均、蠕动变形严重的问题,对传统 Y341注水封隔器的结构进行了改进,采用抗高温高压密封元件,使封隔器更能满足斜井的工作条件和工作要求,并具备了重复坐封的能力。室内试验和现场试验表明,该封隔器可以满足大斜度井上高温高压注水要求,可在井斜在 50° ~70°的斜井上实现偏心定量分注。     

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。     

Y344-110找漏管柱的研制与应用

针对江 45 3找漏管柱存在的封隔器胶筒容易损坏、节流器密封不严等问题,设计了Y344 - 110找漏管柱。该管柱采用新研制的Y344 - 110封隔器和?10 0mm节流器。经现场 16口井试验表明,该管柱外径小,解决了套变井径大于 110mm油水井验套的工艺难题。并且该管柱多次坐封,封隔器胶筒也不会损坏,密封可靠;节流器阀芯和阀座之间采用软密封,密封性好,开启压力稳定。找漏工艺 1次成功率由以前的 30%提高到 10 0%,取得了较好的经济效益。     

海上油田隔离密封性能优化研究及应用

针对海上油田生产井中出现的井下密封筒的磨损、划伤及腐蚀导致插入密封容易失效的问题,设计了一种新型插入密封工具。介绍了该插入密封工具的结构与工作原理; 通过胶筒受力分析来确定结构参数,并对主要零件进行了有限元分析。在海上油田应用压力膨胀式插入密封,对其进行坐封及验封。经理论分析和试验证明:设计的压力膨胀式插入密封工具满足插入密封的技术指标要求,并能在有缺陷的密封筒里实现有效密封。     

基于安全程控的双向锚定密封悬挂封隔器研制

为了满足水平井裸眼分段压裂工艺对悬挂封隔器的"下得去、挂得住、脱得开、封得住、提得出"的更高要求,研制了双向锚定密封悬挂封隔器。该悬挂封隔器由中心管、主体、双向锚定管柱机构、环形空间密封机构、定位球及控制阀组成,其主要技术特点包括:(1)该悬挂封隔器不但具有双向锚定管柱、密封环形空间的功能,而且还具有无需钻柱倒扣或者另设丢手工具就可以实现钻柱与悬挂封隔器分开的特性;(2)具有"只有投球后进液通道才能打开—悬挂机构坐挂—密封机构坐封—中心管解脱"联动程序的控制阀,避免了悬挂封隔器提前坐挂、完钻后钻杆无法解脱的问题,也确保了悬挂封隔器若未坐挂可应急提出整个管柱;(3)新颖的多级防退设计,提高了双向锚定管柱、环形空间密封的性能;(4)设计了具有在常规解脱失效时确保钻具提出的安全机构。地面模拟试验结果表明:所研制的双向锚定密封悬挂封隔器的双向锚定管柱、环形空间密封、安全起出钻柱等性能均达到设计要求。