油田井下作业封隔器技术汇总课件.ppt

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司,中 原 油 田 分 公 司 采 油 院,中 原 油 田 分 公 司 采 油 院,修井工具名称代号：,序号,工具名称,代号,序号,工具名称,代号,序号,工具名称,代号,1,套管补接器,BJ,9,打捞器,LQ,17,通井规,TJG,2,倒扣器,DK,10,打捞筒,LT,18,套铣筒,TXT,3,打印器,DY,11,磨鞋,MX,19,外钩,WG,4,套管刮削器,GX,12,母锥,MZ,20,外割刀,WGD,5,公锥,GZ,13,内钩,NG,21,下击器,XJ,6,加速器,JS,14,内割刀,NGD,22,铣鞋,XX,7,打捞蓝,LL,15,铅模,QM,23,整形器,ZX,8,打捞锚,LM,16,上击器,SJ,分类：,自,封式,Z-,靠封隔件外径与套管内径的过盈和工作压差实现密封,压,缩式,Y-,靠轴向力压缩封隔件，使封隔件外径变大实现密封,扩,张式,K-,靠径向力作用于封隔件内腔，使封隔件外径扩大实现密封,组合式,-,由组合式、压缩式、扩张式任意组合实现密封,工作温度,/,压力,钢体最大外径,解封方式代号,坐封方式代号,支撑方式代号,分类方式代号,2.,封隔器型号编制方法,代号意义,分类方式,固定方式名称,尾管支撑,单向卡瓦,悬挂,双向卡瓦,锚瓦,代号,1,2,3,4,5,分类名称,自封式,压缩式,扩张式,组合式,代号,Z,Y,K,各代号组合,固定方式,座封方式,解封方式,座封方式名称,提放管柱,转动管柱,自封,液压,下工具,热力,代号,1,2,3,4,5,6,钢体最大外径：,阿拉伯数字表示，单位,mm.,工作温度：,阿拉伯数字表示，单位摄氏度,(),工作压力：,阿拉伯数字表示，修约到各位数,单位,(MPa),解封方式名称,提放管柱,转动管柱,钻铣,液压,下工具,热力,代号,1,2,3,4,5,6,举例,工作温度,/,压力,钢体最大外径,解封方式代号,坐封方式代号,支撑方式代号,分类方式代号,Y 2 2 1 -115-120/35,工作温度,/,压力,钢体最大外径,解封方式代号,坐封方式代号,支撑方式代号,分类方式代号,Y 3 4 1 -114-120/35,工作温度,/,压力,钢体最大外径,解封方式代号,坐封方式代号,支撑方式代号,分类方式代号,K 3 4 4 -114-90/25,工作温度,/,压力,钢体最大外径,解封方式代号,坐封方式代号,支撑方式代号,分类方式代号,Y 4 5 3 -108-150/50,二、封隔器结构、原理、技术要求及用途,所谓封隔器，即是为了满足油水井某种工艺技术目的或油层技术措施的需要，由,钢体、胶皮封隔件部分与控制部分构成的井下分层封隔的专用工具,。,它的主要封隔元件是,胶皮筒,，通过,水力或机械的作用,，使胶皮筒鼓胀密封油管和套管的环形空间，把上、下油层分隔开，以达到某种施工的目的。,二、封隔器结构、原理技术要求及用途,（一）目前油田常用封隔器,1),支撑式封隔器,2),液压式封隔器,3),卡瓦式封隔器,4),扩张式封隔器,5),特殊用途封隔器,第一种封隔器：,支撑式封隔器,原理：,以井底或其它的支撑卡瓦为支点，加压一定管柱重量来座封的封隔器。,结构：,中心管、胶筒、压缩套。,常见的,Y111-114,型封隔器,用途：,用于分层试油、采油、找水、堵水和酸化。可单独使用，也可与卡瓦封隔器或支撑卡瓦配套使用。,技术要求：,封隔器（或下级封隔器）下端要接尾管，其尾管长度一般不能大于,50m,。适宜于浅井使用，封隔器坐封高度，决定于下入深度、坐封载荷和胶筒密封压缩距等因素。,第二种封隔器：,水力压缩式封隔器,常用的压缩式封隔器,Y341-114,和,Y342-114,结构：,中心管、胶筒、座封活塞、（锁紧解锁机构、洗井机构）,用途：,用于分层采油、分层找水、堵水、分层注水等。,技术要求：,坐解封剪钉的材质性能必须稳定，经地面试验合格后，才能下井。可多级使用,。,原理：,靠油管内加液压座封，无卡瓦支撑。油管憋压后，内腔中的液压推活塞上行，压缩胶简，并使内锁紧卡瓦固定在中心管上，使封隔器保持坐封状态。,坐封方式：,油管憋压。,解封方式：,上提或转动。,第三种封隔器：,卡瓦式封隔器,常用的卡瓦式封隔器,Y211-114,、,Y221-114,和,Y241-114,原理：,可防止油管柱的轴向移动（单向和双向），一般靠下放一定管柱重量座封，也有靠从油管柱内加液压来坐封的。,上提解封。,结构：,中心管、胶筒、卡瓦（单向卡瓦或双向卡瓦）、坐封活塞,使用方法与注意事项：,一般不能多级使用,。,用途：,用于分层采油、找水、堵水和分层注水。,技术要求：,下管柱时，管柱的上提高度必须小于防坐距，一般不超过,0.4m,，否则封隔器会中途坐封。如遇中途坐封，应上提管柱,1m,左右，解封后再继续下管柱,。坐封高度决定于下入深度、坐封载荷和胶筒密封压缩距等因素。,防凸件,胶筒,封隔器,Y221-114,工作原理,:,座封：,上提管柱,0.5-0.8,米，顺时针旋转,1,周以上，加压座封，通过摩擦换向总成与套管的相对固定，机械卡瓦上行沿,T,型面伸出，牢固地抓卡在套管内壁，并承受管柱的重量，与此同时管柱压胀胶筒，起到封隔油套环空作用。,解封：,上提管柱，锥体从卡瓦底部抽出，卡瓦收回，轨道销钉移至轨道下端，封隔件在无外力作用的情况下，回弹释放，整个工具提出井口。,整体外推式卡瓦锚定结构设计，解决燕尾槽式卡瓦易导致砂卡的问题,采用厚壁胶筒设计,耐温耐压性能高,可多级使用,Y241,卡瓦式封隔器,第四种封隔器：,水力扩张式封隔器,常用的扩张式封隔器,K341,或,K344,概念：,靠油管内加液压迫使胶筒向外膨胀，密封油套环空。,结构：,中心管、扩张胶筒、滑套,使用条件及特点：,扩张式封隔器必须与节流器配套使用。不能单独坐封封隔器，必须与节流器配套使用，节流器启开压力必须大于封隔器的坐封压力。在油管内外造成一定的压差方能正常工作。,工作原理：,从油管内加液压，当油管内外压差达,0.5-0.7MPa,，液压经滤网罩,7,、下接头的孔眼和中心管的水槽，作用于胶筒的内腔，使胶筒胀大，密封油套管环形空间。,放掉油管内的压力，使其油管内外压差低于,0.5-0.7MPa,时，胶筒即收回解封。,概念：靠封隔件（一般为橡胶件）的外径与套管内径的过盈接触和压差以实现密封的封隔器。如皮碗封隔器。,结构原理：中心管、泄油孔、皮碗,第五种封隔器：,自封式,封隔器,第六种封隔器：,特殊用途封隔器,裸眼封隔器：,适用于直径,150-180mm,的裸眼井分层作业及卡水采油。,套管外封隔器：,适用于油、气、水井固井作业,压缩式锚瓦液压提放封隔器：,用于斜井的分层找水、堵水或注水。,桥塞：,代替水泥塞，是井下封堵工具,。,Y441-114,封隔器：,双向卡瓦支撑，能承受管柱重力和大压差，卡得死，不蠕动，密封可靠。,Y445,封隔器,Y445,封隔器液压座封，双向卡瓦锚定，可以有效阻止管柱蠕动；上部座封部分采用丢手设计，在有必要修井时，可以起出上部，封隔器仍呈座封状态；下部中心管设计成插管形式，可以重复使用。,（二）油水井措施管柱配套工具,1),锚定工具,2),控制工具,3),其它工具,锚定工具,分注管柱受力分析,科学家试验证明：,长期注水后，井底的管柱温度与井口注入水的温度基本一致。,因此，长期注水后的管柱跟初始坐封时存在温度差,T,。,管柱将产生一定的向上收缩量,L,。,中原油田的井温在,70-140,之间，,T=25,45,之间,对于一口,3000,米深的井，,L=L T=0.9,1.4,米,油井抽吸过程中载荷的转换，使管柱伸缩。,锚定工具,水力锚：,锚定管柱，防止管柱上顶或管柱蠕动。,支撑（水力）卡瓦：,作为管柱的下支点，以防管柱向下移动。,防顶卡瓦：,位于封隔器上部，以防管柱向上移动。,油井用控制工具,控制工具,配产工具：,用于分层试油、采油、找水和堵水。有活动式配产器、偏心配产器。,喷砂器：,连通器：,由于配水器也有几种，,PS,仅仅是个统称，单单以,PS,表示，无法区是什么样的配水器，因此具体命名做了更改。,1,、固定式分层配水工具,KGDPS,缩写,KGD,2,、空心配水器,KKXPS,缩写,KKX,3,、偏心配水器,KPXPS,缩写,KPX,配水工具,KKX,空心配水器,结构：,由配水芯子、工作筒主体、工作活塞、销钉、弹簧等组成。,特点：,可携带合适的水嘴下井，坐封后可直接注水，不必投捞配水芯子。,可作为其他措施管柱的,“,坐封开关,”,使用。,工作原理：,下井,注水通道密封,加压,注水通道密封，完成封隔器坐封,泄压,注水通道密封,注水,注水通道打开,配水器,KPX,偏心配水器,结构：,由工作筒主体、导向体、堵塞器、下接头等组成。,技术要求：,凸轮转动灵活，收回后小于堵塞器钢体外径；,组装试压合格、地面投捞灵活到位；,投堵塞器应由下而上，捞堵塞器应由上而下逐级进行。,桥式,偏心配水器,桥式偏心配水器,具有旁通过流通道，当通过集流方式测某一层流量时，不影响其它层段正常的注入，相当于各层相对独立,层间干扰较小。,分注工艺技术,泄油器,其它工具,球 座,扶正器,滑套开关,井下工具油浸试验系统,组 成,试验井,试验系统流程,监控及资料采集系统,内径,160mm,内径,124mm,内径,124/,86.5mm,内径,124/,118mm,地下室油浸,试验井,流程控制柜,动力泵,计算机监控,加热控制柜,加热管线,试压,管线,油,浸,实,验,系,统,试验井下工具的结构合理性，检验其工作性能，保证下井工具的安全可靠,技术指标,工作压力,120MPa,加热温度,180,精度,1,以内,功 能,模拟井下状态，试验和检测工具的性能,实现两级三段管柱性能试验,自动化监控、数据采集及处理,部分试验展示,扩张式封隔器试验,压缩式封隔器试验,系列胶筒试验,整体管柱 性能试验,三、,油水井工艺措施管柱,水井,油井,注水工艺,采出液,油水分离,油,水,水质净化,除油、除悬浮物,水质稳定,防腐、防垢、杀菌,注水站,外排环境,进一步处理,采油工艺,按配水器结构分为：,固定配水管柱,活动配水管柱,偏心配水管柱,同心集成配水管柱,分层注水管柱的分类,按管柱结构、性能分为：,1.,顶封管柱,2.,油套分注管柱,3.,多级分注管柱,4.,特殊井分注管柱,结构：由注水封隔器及,空心配水器,等构成。,技术要求：各级配水器的芯子直径是由上而下从大到小的，故从下而上逐级投送，从上至下逐级投捞。调配投捞成功率较高。,缺点：受内通径的限制，其使用级数受到限制，一般三级，最高五级。,空心配水管柱,空心活动配水管柱图,(,一,),分注常用工具及其用途,SS,SLKW,KPX-110,Y341-110,SLM-110,KPX-110,KPX-110,Y341-110,QZ+SD,偏心配水管柱,偏心配水管柱是目前国内外用得最多的分层注水管柱，管柱组合主要包括：油管、偏心配水器、注水封隔器。,偏心配水管柱的最大优点，是在注水管柱上根据需要安装多个,偏心配水器,，在不动管柱的情况下可以采用钢丝投捞更换任一级水嘴。但受投捞工艺的限制，配水器间距必须保持在,6,8m,以上。,其缺点是投劳成功率低,(50%,70%),，钢丝作业的工作量大。,(2),管柱结构：,Y341,、,Y221,(1),工艺用途：,A.,卡封上部套漏；,B.,高压注水下的上部套管保护；,C.,停注上层，单注下层。,保护层,注水层,水力锚,封隔器,导流器,球 座,顶封保护套管注水管柱,分注工艺技术,(3),工作原理,：,保护层,注水层,上提解封,与其它工具管柱组合使用，形成顶封保护多级分注管柱。,液压坐封，打开导流器,上提解封,分注工艺技术,油套分注管柱,注水层,注水层,水力锚,泄液器,Y241,封隔器,注水层,注水层,Y221,封隔器,喇叭口,分注工艺技术,Y221,系列：,旋转坐封，上提解封。,Y241,系列：,上提座封距，加液压，下放管柱到井口坐封；,上提管柱解封。,多级分注管柱,用于井下可调配、测试的多级多段分注工艺,分注工艺技术,注水层,偏,1(,恒流）,水力锚,Y341,偏,2(,恒流）,Y22,或,Y241,偏,3(,恒流）,球座,注水层,注水层,优点：锚定可靠；管柱简单、适,应性强，可免捞水咀坐,封、恒流配水。,缺点：偏配在深井使用打捞成功,率低。,封隔配水器,-,层间封隔和分层配水,液力投捞,小直径流量计,配水芯子,管柱自身定位,-,薄夹层准确卡封,内外扶正机构,-,配水芯子、管柱居中,注水层,注水层,注水层,注水层,注水层,缓冲器,封隔配水器,封隔器,配水器芯子,连通器,定位器,液力投捞分注管柱,液力投捞分注管柱,分注工艺技术,4,套分注管柱,分注工艺技术,注水层,注水层,水力锚,封隔器,支撑卡瓦,球 座,配水芯子,坐封：以静液压坐封。,解封：上提管柱。,封隔、配水一体化设计，配水芯体的上下水咀实现配水；反洗流道和注水流道合并设计，注水时依靠水嘴节流压差关闭洗井流道，反洗时注水通道关闭。,斜井分注管柱,分注工艺技术,增斜段,直井段,井身剖面图,稳斜段,管柱偏斜，,磨损套管内壁和分注工具,封隔器密封件受力不均,，,严重影响密封性和使用寿命,配水器,投捞难度增大,底,+,筛,+,堵,斜井封隔器,水力锚,斜井配,扶正居中器,扶正器,分注工艺技术,配置油管防磨扶正器，顺利起、下管柱，并减小套管和工具磨损。,配置,“,液力扶正器,”,，工具串强力居中，避免胶筒应力集中。,采用免投捞恒流配水器，解决打捞、调配的问题。,斜井分注管柱,同井采注水工艺,注水层,水源,采、注水,过滤器,电泵机组,注水阀,Y445封隔器,用封隔器封隔水源和注水层，采用倒置电泵将上部水源层的水提压后，注入下部注水层。,技术原理,用封隔器将各生产层分隔开，对应各生产层位置各下一个找堵水开关。,开关在下井前分别调成打开和关闭状态，分别对准生产层和封隔层安装，通过打套压实现关、开状态互换。,液压调层找堵水一体化管柱,（二）油井应用的工艺技术管柱,中原油田分公司采油工程技术研究院,水层,油层,桥塞,封下采上,封上采下,水层,油层,封隔器,封隔器,封中间采上下,水层,油层,封隔器,封隔器,油层,封上下采中间,水层,封隔器,封隔器,油层,水层,桥塞,根据封堵位置：丢手管柱分为以下四种,机械堵水,：具有施工方便、安全可靠，容易对卡堵层恢复生产或调整的特点。,连泵堵水管柱主要用于封堵上层或上部套漏段。长期以来主要使用,Y221,型结构。,优点：操作简单，有效期较长。,缺点：,封隔器靠重力坐封，导致抽油管杆偏磨严重,(32,泵,),。,Y221,抽油泵,连泵堵水管柱,管柱改进：,针对,Y221,型连泵管柱的问题，设计了,伸缩管,+Y241,型连泵管柱。,Y241,封隔器,伸缩管,抽油泵,特点：,采用液压坐封方式和伸缩管的补偿功能，降低管杆偏磨，提高抽油效率。,连泵堵水管柱,丢手堵水管柱,油 层,油 层,高含水层,油 层,高含水层,油 层,上封,下封,丢手受力分析,丢手后,由于中心管已没有压力作用,仅靠摩擦力来承受层间压力和管柱自重,上封隔器应具有支撑锚定功能，下封隔器应具有较好的耐上压能力，保证管柱锚定可靠性强、密封有效期长,丢手堵水管柱主要用于封堵中间任意出水层,长期以来主要使用管柱,防顶卡瓦,+Y111,封隔器,+Y221,封隔器型,防顶卡瓦,+Y221,型,Y211,(Y221),Y111,防顶卡瓦,特点：,坐封方便，管柱锚定可靠，有效期较长。,缺点：,安全性差，打捞困难，易发生卡井等井下事故,并且不适用于斜井。,丢手堵水管柱,上封隔器采用,带锁紧功能的外锥式支撑、锚定、锁紧一体化,的新型,Y241,结构，解决管柱可靠性支撑和安全性的矛盾。,下封隔器采用,上压平衡式,结构设计，提高其承上压的能力。,高含水层,油层,油层,PHY341-112,封隔器,Y241-112,封隔器,坐封球座,+,筛管,+,丝堵,图,4,KDS-105,丢手,丢手设计采用,在打捞时可实现二次投球液压丢手,的方式。,Y241,支撑式,管柱设计,丢手堵水管柱,Y241,支撑式,特点：,封隔器平衡式设计，管柱受力均衡，不受外力影响，管柱采用单向卡瓦支撑，支撑可靠，有效期得到保证，同时管柱安全，打捞可靠,支撑器,+Y341,封隔器型,特点：,管柱无卡瓦类工具，安全性高，打捞可靠。,支撑器,+Y341,型,Y341,Y341,支撑器,不足：,仅靠支撑器的摩擦力支撑，在丢手过程以及井底压力变化过程中易失效,丢手堵水管柱,中原油田使用的分层挤堵工艺管柱主要是,Y221,型、,Y341,型顶封保护管柱。,Y221,水力锚,水力锚,Y341,堵剂挤完后，要求管柱尽快起出，不能做到保压侯凝，降低了挤堵效果。一旦没有及时起出，将发生插旗杆等井下事故,。,分层挤堵工艺,分层挤堵管柱,工作原理：,保护层,施工层,保护层,定泄压滑套,下管柱,滑套打开,调堵施工,投球,保护层,施工层,上封隔器,球 座,保护层,下封隔器,防沉积水力锚,挤堵,保护层,施工层,保护层,反洗,结构组成,保护层,S3,中,11,挤堵层,S3,下,1,施工前：,作业前产状为,21/0/100%/640m,测试结果显示,S3,下,1,为主出水层。,需填砂,600m,，且该井有溢流，不宜实施填砂施工,施工情况：,可取式桥塞封堵下部层位，桥塞上填,10m,砂保护桥塞，上封保护,S3,中,11,，挤堵,S3,下,1,。,试挤泵压达到,30,多,MPa,，无法实施化堵施工。,分析以往措施认为地层砂、岩屑堵塞近井地带，实施酸化解堵选择解堵酸液,6m,3,，施工压力由最初,31MPa,降至,20MPa,，关井反应,12h,化学挤堵，完毕后候凝,24h,措施后：,产状为,18m,3,/2.9t/84.2%/1000m,，日增油,2.9,t,日降水,3m,3,，增油降水效果明显。,H90-5,酸堵结合,水平井多段压裂完井管柱,l,不用固井。裸眼封隔器不仅起到了封隔层间流体的作用，而且起到了支撑尾管居中的功能。这样就大大的增加了井筒与地层的渗流面积。,l,不用射孔。压裂滑套和投球滑套提供可足够的流入流出通道，不会对流体产生节流效应。,l,节约压裂作业时间。压裂施工可以连续进行，大大节约了泵组设备在井场的等待时间。,顶部尾管封隔器：,座封后在套管内可同时具有悬挂和密封作用，具有耐高压和高应力能力，可用于压裂作业。该封隔器与专用投送工具配套使用，实现座封，悬挂和脱手。,压裂打开滑套：,在封隔器之间采用滑套来形成压裂和生产通道。通过液压剪切球座开启。,裸眼封隔器：,打压座封，用来分隔水平段产层。,注气完井管柱：,井下安全阀,伸缩节,循环滑套,插入密封总成,封隔器,座落节头,座封剪切球座,坐 封 过 程,双向卡瓦，液压坐封。,锚定密封，具有可回收及插入对接功能。,油管可回收式地面控制井下安全阀:,安全阀设计用于生产井或注入井中的液体或气体环境，通过液压控制管线进行控制，控制管线加压使安全阀保持在打开状态，压力释放后安全阀关闭。如果发生井喷，这种工具在人为控制下能可靠关闭，可有效地保护人员、财产和环境的安全。万一安全阀发生故障，可以用锁定打开工具和控制管线连通工具将安全阀改装成可下入一个插入式钢丝安全阀，减少生产的停顿。,循环滑套:,用于作业时顶替环空或油管中的泥浆或完井液，亦可在回收管柱时进行循环压井，保证安全施工。,该循环滑套在下井时可根据需要处于关闭或打开状态，亦可通过钢丝工具进行开启或关闭。（下开上关）,保护层,注气层,滑套开关,水力锚,封隔器,喇叭口,注气管柱的用途,Y221-115M,高压注气管柱主要用于封隔注气井上部的油、套管环形空间，实现保护套管等作用。,注气管柱组成（自上而下）,由滑套开关、压差式水力锚、注气封隔器及喇叭口等井下工具组成。如图所示。,注气管柱,1.,工具检验合格，达到技术指标要求,内径,160mm,内径,124mm,内径,124/,86.5mm,内径,124/,118mm,地下室油浸,试验井,流程控制柜,动力泵,计算机监控,加热控制柜,加热管线,试压,管线,油,浸,实,验,系,统,措施完井前需要做的主要工作,2,、下入措施管柱前必须进行井筒处理,（,1,）由大型措施、固井质量差、盐膏地层等诸多因素造成套变、套损、管外窜漏的井况原因，导致分注失效,文,33-XX,井,2006,年,2,月,25,日卡封转注，下封时井口遇阻，第一根套管短节有不规范锯口；,P5-117,二级二段分注，注水压力突然大幅度下降，找漏作业确认井筒窜漏。,井筒存在的隐患：,（,2,）结垢、堵剂、腐蚀产物等影响套管内壁与胶筒间的密封性。,（,3,）井筒变形、毛刺等造成返工。,井筒处理手段：通井、刮削,（,1,）分注井使用修复油管或直接使用油井油管进行分注，导致分注后验封不合格或有效期缩短。,W79-X,井,2006.4.2,日卡封转注时使用原井抽油泵管下入封隔器，,5,月,20,日验封柱管柱失效，起出管柱检查发现油管第,272,根有一条,30cm,长裂缝，经分析主要原因是偏磨所致。,（,2,）长期高压注水，注水井口更新不足，出现井口漏失，分注失效。,3,、措施用油管、井口必须试压,4,、施工过程中操作不规范,1),座封载荷不够造成措施失效,WC10-X,井,2006,年,10,月,30,日换封作业，管柱为,Y221M-114,地面分注管柱。,2007,年,5,月,23,日，在停注上层时发现油套平衡，管柱失效。分析主要原因为座封载荷不够，仅为,85KN,，而额定载荷为,100-120KN,。,2),封隔器位置不准确，造成措施失效,3),操作不平稳,在工具下井作业过程中，由于操作不平稳，下封时速度过快或猛提猛放可导致中途座封或对封隔器胶筒造成损伤，致使胶筒渗漏。,谢谢,