热胀式封隔器用于稠油热采井

1 热胀式塑料密封封隔器原理、结构及特点(1 )热胀式塑料密封封隔器原理、结构。热胀式塑料密封封隔器工作原理是其内腔充满扩张剂 ,3 0 0℃以上蒸汽温度下扩张剂汽化升压 ,高压力使塑料密封封隔器外壁膨胀 ,直至克服热胀筒和塑料密封套的屈服应力 ,紧贴套管内壁。塑料密封外壁     

封隔器胶筒轴向压缩大变形与双重接触力学分析

压缩式封隔器胶筒属大变形材料,在坐封过程中与中心管、套管产生双向接触摩擦,给理论分析带来难度。鉴于此,考虑胶筒材料非线性、几何非线性及双重接触非线性,采用弹性力学理论和橡胶大变形本构关系,推导了胶筒坐封过程中的变形和接触压力计算公式,根据力学基本理论建立胶筒变形方程。将胶筒变形分为自由变形、单向约束变形和双向约束变形3个阶段,利用载荷迭代法求解各阶段的接触压力和压缩量。提出以密封系数作为封隔器坐封的判别条件,密封系数越大,表明密封性能越好;通过密封系数不小于1来判断封隔器是否完全坐封,由封隔器承受的最大压力来判断适用于何种深度的压裂井。该项研究结果可为封隔器设计提供理论依据。     

RTTS封隔器高压失效原因分析

针对井下作业中RTTS封隔器一次封隔器不坐封、两次验封不合格问题,进行了封隔器受力、下管速度和套管壁不清洁对封隔器的影响分析,认为下管速度过快产生的水击压力,引起水力锚牙与套管摩擦损坏,套管壁水垢太厚,都会影响水力锚的锚定力,造成封隔器上移而影响密封。以现场应用为例,提出应对措施:油管丝扣要密封,严格控制下工具速度,坐封井段套管要清洁干净,适当增加注水井封隔器的坐封负荷。     

多层封隔器坐封机理研究

精细注水分注卡封层段增加和层间距减小,造成坐封难度增大,现场坐封时出现了上部封隔器可以完好坐封,而下部不坐封的情况。为此,以Y341型封隔器为研究对象,开展了多层封隔器坐封机理研究。建立了多层封隔器坐封数学模型,推导了环空与油管压力变化和封隔器坐封时间计算公式,并通过理论分析与现场试验对比,证明了多层封隔器坐封的数学模型符合工程实际。模型分析结果表明,多层封隔器是从上到下依次坐封;当封隔器个数大于4时,就可能出现下部封隔器不坐封情况。封隔器不坐封根本原因为环空与油管压差降低。针对该问题提出了2种改进措施,即提高坐封压力和二次加压,改进后的封隔器已得到现场验证。     

RX361-210型热敏封隔器的研制与试验

海上油田热采井多为?224.5 mm水平井,井身结构复杂,作业环境苛刻,目前主要采用的井筒隔热方式相对单一。卡瓦式封隔器结构比较复杂,在解封过程中如果操作不当,可造成卡瓦断裂或落井,甚至引起卡井事故。为此,研制了RX361-210型热敏封隔器。该封隔器依靠热胀剂受热膨胀实现坐封,采用组合密封件以及锁紧装置增强密封性能,利用密封件随着温度的降低收缩,上提管柱实现解封。利用模拟试验井系统开展了室内试验。试验结果表明:封隔器坐封温度200℃,耐温350℃,耐压21 MPa,解封力25~35 kN,可多次坐封,且密封性能不受温度交变的影响。该封隔器坐封灵敏,解封安全,密封性能良好,在海上稠油热采方面具有良好的推广应用前景。     

海上油田ESP封隔器(双电缆)的研制与应用

为了解决海上边际小油田双电潜泵完井系统中双电缆穿越的问题,研制了海上油田ESP封隔器。该封隔器采用双向外卡瓦和辅助水力锚定机构,可避免由于封隔器下部压力过大造成的解封问题,提高了封隔器的安全性和可靠性;由双重密封胶筒组成的密封系统可适用于不规则套管和多种压力环境,扩大了封隔器的应用范围;采用液压坐封和直拉解封的方式,使封隔器具备坐封简单、密封可靠和解封方便等特点。室内试验和现场应用结果表明,ESP封隔器在额定坐封压力下能成功坐封,施工成功率100%;在设计验封压力下,压力稳定且无泄漏现象,封隔器胶筒密封性能可靠,达到现场应用要求。     

液压压胀式尾管顶部封隔器研制与试验

机械式尾管顶部封隔器在小尺寸井、浅井和水平井中进行压裂作业时,由于机械下压力不足,容易出现封隔器坐封困难的问题。研制了一种基于液压坐封方式的封隔器,即液压式尾管顶部封隔器。在封隔器坐封原理的基础上设计了多级液缸串联工作方式的坐封结构,解决了机械式封隔器坐封力不足的问题; 同时设计了锚定结构,增大了封隔器坐封的可靠性。地面性能试验表明,该封隔器可在25 MPa内压力条件下实现坐封、30 MPa内压力条件下完成坐挂功能,坐封后密封压力达到70 MPa。该封隔器可实现对尾管重叠段环空的有效封隔。     

热胀式塑料密封封隔器在稠油热采井的应用

随着油田开发技术的不断提高，稠油开采规模越来越大，对热采封隔器的要求也在不断提高，热胀式封隔器利用蒸汽热源使特制塑料密封套膨胀，起到密封油管与套管的环形空间、保护套管、减少井筒热损失、提高注汽的效果，是一种较为先进的热采封隔器。     

封隔器坐封载荷控制器的研制与应用

针对现有封隔器坐封载荷需人为控制,存在坐封载荷过大易造成泵筒和油管弯曲,坐封载荷过小而使封隔器密封不严的问题,研制了封隔器坐封载荷控制器。这种控制器由端接头、内管、外管、挡接头、键槽管和下接头组成。给出坐封载荷控制器的工作原理及确定在管柱中位置的计算公式。200余口井的现场应用表明,这种控制器实现了封隔器坐封载荷的精确控制,达到了分层开采的目标。     

热胀式塑料密封热采封隔器

热胀式塑料密封热采封隔器刘利（辽河石油勘探局曙光采油厂）根据稠油注蒸汽开采工艺（简称稠油热采工艺）过程中隔热和选注工艺的要求，辽河石油勘探局采油处和曙光采油厂共同设计研制出了热胀式塑料密封热采封隔器，经过现场５８６井次的使用证明，这种封隔器能较好地适...     

水平井分段压裂裸眼封隔器的研究与应用

为了能更有效地利用水平井裸眼完井压裂技术开发苏里格低渗透气田,自主研发了水平井分段压裂配套工具。裸眼封隔器是其重要组成部分,其性能直接影响压裂施工的效果。针对现场实际情况,设计了开启阀式裸眼封隔器,封隔器开启压力可根据施工井情况进行调节,有效防止了下井过程中封隔器提前打开坐封。密封胶筒采用单流阀设计,可以保证胶筒充分膨胀,加强密封效果。该封隔器采用扩张式胶筒结构,配合悬挂器、投球滑套、压差滑套、坐封球座等工具在苏里格地区进行了4口水平井的成功应用,证明能满足水平井分段压裂工艺管柱要求,为水平井裸眼完井分段压裂能顺利进行提供了技术保障。     

Y211—150可伸缩热采封隔器的研制

针对大庆油田稠油油藏的开发需要,研制了Y211—150可伸缩热采封隔器。该封隔器主要由密封机构、坐封锁紧机构、解封机构、扶正锚定机构、热力伸缩补偿机构、安全脱卡机构等组成。它将封隔器与伸缩管设计成一体,采用V形膨胀石墨密封圈组成密封系统,确保伸缩管热力伸长时封隔器的密封性。采用左旋上提管柱坐封,右旋脱锁,上提管柱解封。室内及现场试验表明,伸缩管与封隔器之间的内密封较好,可耐压20 MPa,耐温375℃。     

QHY341型压裂封隔器的研制及应用

为实现投入少、压开层位多的一次管柱多层压裂,研制了QHY41型压裂用封隔器。这是一种无支撑、液压坐封、上提管柱解封的压缩式封隔器,能满足中深油藏一次管柱分压三层的需要。封隔器采用双液缸压缩两级胶筒密封,最高耐压70MPa,在分解成两级使用时,单级耐压达到45MPa。喷砂滑套与封隔器主体连成一体,减少了施工时的沉砂量,不易造成砂堵。由于每个封隔器的解封距由上至下逐渐递减,多个封隔器的解封载荷始终相当于一个封隔器的解封载荷,有利于顺利解封。封隔器还有反洗功能,可保证不被砂卡。6口井共9个小层的分层压裂施工均获成功,但一次管柱分压3层以上的尚待试验。     

GDY445型封隔器的研制与应用

GDY445型封隔器是一种新型的液压防顶封隔器,这种封隔器是专为油田下滤防砂和丢封堵水而设计的.其显著的技术特点是设计了独特的坐封、丢手互锁机构,中途防坐机构,打捞解封机构和软楔式胶筒密封结构.可有效防止封隔器在下井、坐封、丢手及打捞过程中井下事故的发生,提高密封效果.室内试验及现场应用表明,与常规液压封隔器相比,它具有坐封容易、密封可靠、打捞方便、解卡顺利等优点.在挂滤防砂及丢封高压水层方面效常显著.     

双级高效坐封连通器的研制及应用

针对目前油水井作业中使用的底部割缝滑套+压差式封隔器组合工艺管柱存在的问题,研制了双级高效坐封连通器。该连通器由上接头、割缝钢球、密封圈、销钉、割缝滑套、连接套、坐封钢球、坐封滑套、调节弹簧和下接头等组成。双级高效坐封连通器+压差式封隔器组合成工艺管柱,不但可以保证压差式封隔器充分坐封,而且在1·5~3·0MPa低压下即可连通作业层段,现场推广应用取得了良好的效果。     

金属封隔器原理性结构试验研究与分析

传统封隔器的密封部件是用橡胶材料制成的胶筒,存在内通径小、耐温和耐压低以及寿命短的问题。为此,对材料的性能进行分析和试验后认为,钛镍合金可以满足油田封隔器的使用要求。设计了新型封隔器的结构与尺寸,并通过原理性结构试验,确定封隔器的关键结构参数。用1×104kN螺旋压力机热挤压出金属封隔器的坯件,并对挤压过程进行了有限元模拟,解决了热挤压过程出现裂纹的问题。通过试验研究、有限元模拟及力学分析,改进了封隔器的结构和处理工艺,使其坐封和解封都达到了使用要求,并确定封隔器的密封和悬挂力满足使用要求。     

MHR封隔器分段压裂技术及在大港油田的应用

MHR封隔器为液压坐封永久式封隔器,为双向卡瓦、三胶筒设计,结构合理简单,具有液压坐封功能,一次管柱下入即可完成整个管柱安装;经过在大港油田现场多次的成功使用,坐封过程安全可靠。通过现场应用情况总结,提出了该封隔器存在的问题及改进的措施。     

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%。     

高温深层碳酸盐岩裸眼酸压完井封隔器研制与现场试验

针对塔北深层奥陶系油藏裸眼完井过程中封隔器胶筒易老化、骨架易破损的问题,进行了故障原因分析,设计了柔性锚瓦结构,以保护钢骨架,防止大扩张比、高承压状态下钢骨架变形过大造成的胶筒破坏;在保持氟橡胶（FKM）优异耐老化性能的基础上进行了改性,提高其塑性和热稳定性,使其更容易在模具中注胶和成型;坐封机构进液通道设计了可投球激活的保护滑套,可以避免钻井液沉淀堵塞。改进后的裸眼封隔器耐温达180 ℃,封隔能力强,适用于不规则裸眼地层的长期密封。塔北哈拉哈塘作业区4口井应用了改进后的裸眼完井封隔器,封隔器下入顺利,坐封显示明显,大规模酸压施工及求产过程中套压无异常。研究结果表明,改进后的封隔器满足完井–酸压–求产一体化工艺需求,解决了塔里木盆地深层油气开发存在的问题,具有较好的推广应用价值。