十年代,我们针对地层测试器胶筒进行开发研究,成功地研究出≤120℃的封隔器胶筒,广泛应用于各油田,替代了进口胶筒。
随着石油及天然气的勘探开发不断向深部地层进军,地层条件复杂、苛刻,对封隔器的密封元件——胶筒的耐高温高压的性能需求十分迫切。目前国内生产的封隔器胶筒大多只适用于温度≤120℃,压力≤25Mpa的条件,而能够适用于150℃、35Mpa以上的封隔器主要是从国外进口。这样不仅价格昂贵,而且由于供货不及时,在很大程度上影响油田的开发建设,我们针对这一市场需求,开展了耐高温高压封隔器胶筒的开发研究,并获得了成功。
封隔器是采油工程中用来分层的井下工具。封隔器上设计有采油通道,坐封时,活塞套上行,采油通道被打开;坐封后,上层压力作用在平衡活塞上,向上推胶筒,使解封销钉免受剪切力;解封时,靠胶筒与套管的摩擦力剪断解封销钉,活塞套下行,关闭采油通道。优点:减少了油井封隔器堵水施工工序,能方便地实现不压井不放喷作业,并且能双向承受高压,使用寿命长。油田常用的皮碗封隔器为自封式。其皮碗外径大于套管内径,靠皮碗与套管的过盈配合来实现封隔器的密封,下井时阻力大,皮碗易磨损和刮坏,从而失去密封性。随着对油层的深入认识,厚油层挖潜势在必行,同时也对井下封隔器提出了更高的要求。
钻采配件封隔器坐封时,高压液一边推动洗井活塞上行,密封内外中心管的洗井通道;一边推动座封活塞上行。并有活塞带动锁套和胶筒座上行压缩胶筒径向变形。与此同时,卡环进入锁套的锯齿口内,锁紧径向变形的胶筒,使封隔器始终密封油套环形空间。反洗井时,井口高压液通过密封段以上的进水孔作用于洗井活塞上,推动洗井活塞下行,打开洗井通道,高压水由内、外中心管间的通道进入密封胶筒以下的油套环形空间,经底部球座从油管返出地面。封隔器坐封时,高压液一边推动洗井活塞上行,密封内外中心管的洗井通道;一边推动座封活塞上行。并有活塞带动锁套和胶筒座上行压缩胶筒径向变形。与此同时,卡环进入锁套的锯齿口内,锁紧径向变形的胶筒,使封隔器始终密封油套环形空间。反洗井时,井口高压液通过密封段以上的进水孔作用于洗井活塞上,推动洗井活塞下行,打开洗井通道,高压水由内、外中心管间的通道进入密封胶筒以下的油套环形空间,经底部球座从油管返出地面。
封隔器主要由J形槽换位机构、机械卡瓦、胶筒和水力锚组成。RTTS封隔器下井时,摩擦垫块始终与套管内壁紧贴,凸耳是在换位槽的下端,胶筒处于自由状态。当封隔器下到预定井深时,先上提管柱,使凸耳到短槽的上部位置,在保持扭矩的同时,下放管柱加压缩负荷。由于右旋管柱使凸耳从短槽到长槽内,加压时下心轴向下移动,卡瓦锥体下行把卡瓦张开,卡瓦上的合金块的棱角嵌入套管壁,尔后胶筒受压而膨胀,直到两个胶筒都紧贴在套管壁上,形成密封。
当测试负压差较大时,封隔器胶筒以下压力大于封隔器以上静液柱压力时,下部压力将通过容积管传到水力锚,使水力锚卡瓦片张开,卡瓦上的合金卡瓦牙朝上,从而使封隔器牢固地坐封在套管内壁上,阻止管柱上窜。如果起出封隔器,只需施加拉伸负荷,先打开循环阀,使胶筒上、下压力平衡,水力锚卡瓦自动收回,再继续上提,胶筒泄掉压力而恢复原来的自由状态,此时凸耳从长槽沿斜面自动回到短槽内,锥体上行,卡瓦随之收回,便可将封隔器起出井筒。
封隔器特点
(1)双向卡瓦结构能够防止封隔器胶筒及管柱的上下蠕动;
(2)两级液压压缩坐封,保证良好的胶筒压缩形状;
(3)新锁紧机构安全可靠且耐腐蚀寿命长;
(4)新解封机构在地层杂物填充情况下不影响解封;
(5)解封后可防止再次坐封,上下活动管柱容易;
(6)独特安全解锁机构,保证管柱生产过程中不会解封;
(7)坐封之后可反洗井;
(8)新的高温高压胶筒结构;
(9)可有效地防止中途坐封问题。
封隔器在多流测试器的作用
测试器在井下工作状态可分为4个步骤:下入井内、开井、关井、从井内取出。
1、下入井内:将测试器接在钻杆底部,下至测试层段。此过程中封隔器松开,测试阀关闭,旁通阀打开,井筒内的钻井液就可以由筛管经旁通阀和环形空间返至地面,避免封隔器产生活塞效应,造成地层堵塞。这样钻杆内的压力保持在0.1MPa左右。
2、开井:测试工具下至目的的层后,坐稳封隔器,关闭旁通阀,测试阀随即打开。这时封隔器以下地层原来所承受的液柱压力全部由封隔器承担,测试层的液体经筛管和测试网流入钻杆内。如果地层压力较高或气量较大,地层流体可以流出地面。未加水垫或气垫时,测试层在开井瞬间的回压接近于大气压力,在这种打压差的作用下,地层流体容易流出,轻微堵塞可以解除,获得地层的最大产量。
3、关井:测试阀关闭,测量该层的压力恢复曲线,取样器取到最终流动时的流体样品。
4、从井内取出:测试阀管壁,旁通阀打开,上提钻具,封隔器松开,将测试工具起至地面,取出地层流体样品,进行分析。
河北通运石油机械有限公司(http://www.hbtysy.com)生产销售钻采配件,油管锚,磨鞋,偏心井口。通运立足于油田生产实际,从更节能、建好、环保等方面出发,致力于实现石油事业的健康可持续发展,已成为广大客户在设备改型、机械加工、工模具制作和装配管理进程中的战略伙伴。
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