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。     

高性能锚定封隔器的研制与应用

针对常规压裂用双向锚定封隔器存在的环空封隔压力低、悬挂性能差以及下入安全性低等问题,研制了高性能锚定封隔器。该封隔器采用三胶筒交叉结构配合防突环,坐封后形成密闭空间,提高了胶筒的封压性能,防突环与保护锥套采用一体化结构设计,可防止胶筒下入过程提前坐封。优化了锚定结构,改变传统采用铸铁卡瓦的结构形式,采用铸铁配合合金钢卡瓦的方式,提高了悬挂器的锚定性能,防止悬挂器下入过程中因卡瓦破裂导致的提前坐挂。室内试验中,该封隔器具有良好的封压和锚定性能,封压达80 MPa,耐温达160℃。高性能锚定封隔器应用效果良好,具有较高的推广应用价值。     

双向卡瓦大通径悬挂器的研制及应用

针对我国现有悬挂器结构普遍存在密封性能差、易提前坐封、易发生倒不开扣、卡瓦装置不合理和内径不能满足膨胀筛管膨胀工具串通过等问题,研制了双向卡瓦大通径悬挂器。该悬挂器由双向卡瓦坐封机构、密封部件和防自动解封机构等部分组成。与常规悬挂器相比,采用双向卡瓦坐封机构,坐封后工作状态锚定可靠;采用密封环设计,保证了悬挂器和套管环空的液压隔离;送入工具回收采用机械旋转倒扣螺母方式,使悬挂器内通径达到124 mm。现场试验情况表明,该悬挂器操作简单,坐封可靠,密封能力达到30 MPa,悬挂器内径允许膨胀筛管膨胀工具串通过,适合膨胀筛管防砂完井作业。     

Y445-150型防中途坐封安全处理封隔器

针对常规封隔器作业时存在的中途坐封、丢手失败、承受双向压力能力差等导致一次成功率低的问题,研制了Y445—150型防中途坐封安全处理封隔器。该型封隔器设计了防中途坐封装置、后处理安全装置和分压装置,采用了液压坐封丢手、双锥体卡瓦锚定、机械内锁紧和上提下放管柱解封的结构,具有抗碰撞、坐封丢手灵活、防上滑、后处理方便、悬挂能力强及通径大等特点。胜利油田150多井次的应用表明,该型封隔器的下井、打压坐封、丢手一次成功率均在98％以上。在直井、斜井和水平井作业中,可用于悬挂管柱、作桥塞、卡封及堵水等。     

KCY455丢手可取封隔器的研究与应用

KCY455丢手可取封隔器是一种针对常规工具的不足而研制的新型丢手可取封隔器,设计上采用了双向卡瓦锚定,防中途坐封结构及特殊的解封结构,具有坐封稳定、密封可靠、打捞方便等优点.可用于油井压裂、采油、隔水等作业,与其它工具配套可组成多种作业工艺.现场应用42井次,施工合格率100%,打捞19井次,打捞成功率100%.     

可提出式插管封隔器关键技术及现场应用

插管封隔器是水平井多级滑套裸眼封隔器压裂工艺的核心工具。针对多级滑套压裂施工过程中插管封隔器存在的提前坐挂、下入遇阻等问题,分析了可提出式插管封隔器工具的工作原理及关键技术,阐述了送入和坐封工具的结构组成,采用整体式合金卡瓦避免入井过程中卡瓦损坏导致的提前坐挂现象和保证卡瓦的双向锚定性能,创新地提出了机械和液压双作用丢手工具和解挂工具,提高其承载能力和回收性能。数值模拟和地面实验表明,可提出式插管封隔器承载能力大于600 k N,封隔压差70 MPa,并顺利解挂,各项功能均满足设计要求。在现场×6井应用中,由于异常井况,工具发生提前坐挂,下入解挂工具后顺利实现封隔器解挂和管串提出。     

双向坐封插入密封封隔器的研制与应用

针对用于机械卡堵水和分层措施的丢手封隔器存在提前丢手、密封不严以及打捞起出困难等问题,研制了一种双向坐封插入密封封隔器。该封隔器采用液压双级浮动活塞双向坐封,工作压力达50 MPa,工作温度达150℃,下入、坐封丢手、密封及锚定安全可靠;顶部的打捞解封机构采取上、下独立的脱节式设计,上、下双向解卡解封,解封彻底且解封力小。现场施工67口井,均取得成功,封隔器坐封处最大井斜达62.25°,最大井深4 507 m,位移达2 718 m,最高井温达152℃,最长工作寿命超过2 a。现场应用结果表明:该封隔器下入丢手可靠、密封效果好、工作寿命长,满足分层采油和气举等工艺生产的需求。     

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。     

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.     

Y422—114型双向卡瓦封隔器的研制及应用

针对中原油田油藏地质复杂、埋藏深、地层温度高,采用常规封隔器效果很不理想,引进国外封隔器价格昂贵和难以推广的问题,研制了Y422—114型双向卡瓦封隔器。该封隔器由坐解封机构、封隔部件、双向锚定以及支撑换向等部分组成,采用双向卡瓦双向锚定,坐封后工作状态锚定可靠。与常规封隔器相比,增加了辅助解封机构,坐封、解封等工艺采用旋转管柱、下压或上提活动的操作方式;销钉轨道设计为外置式轨道,使封隔器内通径增大。应用表明,该封隔器操作简单,坐封、解封灵活可靠,适合于深井和高温、高压等油水井作业。     

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。     

DJ-210型大井眼卡瓦锚定式防砂充填工具的研制

针对目前在疏松砂岩油藏采用三开裸眼充填和244.5mm套管防砂完井工艺受工具的限制,而采用皮碗工具悬挂滤砂管防砂及两步法充填防砂完井,施工周期长,作业成本高,且防砂效果难以保证的状况,研制了DJ-210型大井眼卡瓦锚定式防砂充填工具。该工具配以相应的防砂管柱可实现地层改造,起到既防砂又增油的双重效果。该工具采用组合式胶筒密封及双向卡瓦锚定,使其封隔压力高,悬挂能力强,确保了防砂施工的成功率,实现了地层填砂、环空填充一体化工序,较好地解决了三开裸眼悬挂充填防砂及244.5mm套管射孔出砂井地层改造及环空充填防砂完井的防砂难题。现场8口井的应用表明,使用该工具实现了防砂后不减产甚至增产的良好防砂效果。     

无骨架内衬扩张式封隔器的研制与现场试验

为解决常规钢丝帘线或重叠钢片式扩张封隔器胀封承压后残余变形大、易卡管柱的问题,通过设计无骨架内衬扩张式胶筒,研制了无骨架内衬扩张式封隔器。该封隔器采用两端嵌套弹簧的方式来提高胶筒多次坐封的可靠性,在工作压差2.5~5.0 MPa下,胶筒可以充分胀封并可靠密封。室内试验表明,无骨架内衬扩张式封隔器在150℃下可以反复坐封/解封50次,双向承压85 MPa,解封后胶筒残余变形率小于1.5%。该封隔器在延长油田2口老井重复复压裂施工中进行了试验,其坐封显示明显,且在井内工作50 h多后,顺利解封,封隔器胶筒完好,外径仅由108 mm扩大至109 mm。研究结果表明,无骨架内衬扩张式封隔器封隔能力强,能重复坐封、解封,比常规扩张封隔器胶筒残余变形小,更易于解封起出管柱。      

多级分注井封隔器研制与应用

针对常规多级分注时封隔器解封起钻拉力大、作业风险高、洗井困难等问题,研制了一种多级分注封隔器。该封隔器具有坐封压力低、油套环空加压解封、解封状态下洗井以及可重复坐封等优点,有效地解决了多级分注技术难题。2011年在长庆油田现场应用5口井,最大分注级数4级,最大井深2 551m,封隔器验封合格率100%,解封洗井作业顺利,封隔器可重复液压坐封,为多级分注提供了有效的工艺技术支撑。     

射孔压裂不压井作业配套技术研究

为了有效解决射孔压裂不压井技术中存在的问题,开展了以新型防喷丢手封隔器为重点的射孔压裂不压井技术研究。该技术在压裂完和射孔枪定位、起爆后直接封隔油层,可有效预防井喷事故。在射孔压裂管柱底部连接防喷丢手封隔器,完井后处于不坐封、不坐卡状态,不影响油井正常生产及水井正常配注。室内试验及现场应用结果表明,整套工具的各项技术指标都满足设计要求,工具在井下能够顺利完成锚定、胶筒密封和管柱丢手等各项规定动作,且开关动作灵活。     

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℃。     

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。