封隔器介绍ppt课件.ppt

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1、8/8/20221封隔器的理论基础及应用*8/8/20222第一章、概述第一章、概述v第一节、前言v封隔器系指具有弹性密封元件，并籍此封隔环形空间，隔绝产层，以控制产（注）液，保护套管的井下工具.v根据密封部位不同，可分为两种。一种是油套与套管（或裸眼井壁）之间的密封，谓之“外密封”；一种是油管或油管密封短接（也称密封段）与封隔器内腔（或密封腔容座）之间的密封，谓之“内密封”。8/8/20223v目前常用的封隔器分为两大类：可取式封隔器和永久式封隔器。v对于封隔器本身来说，最关键的部件莫过于弹性密封元件，有人比之为封隔器的心脏，因为它在很大程度上影响甚至决定着封隔器系统井下工作的成败。8/8/

2、20224第二节、封隔器的发展v 石油工业的兴起和发展，伴随着封隔器的问世和演变，早期的封隔器结构简单，用途单一、性能低下。1863年美国的布赖森发明了裸眼封隔器，1863年美国的图尔特发明了一种开有油、套压连通孔的单胶筒封隔器，其胶筒是在锥形体的楔入作用下膨胀的。随后美国的封隔器研究又加快了步伐。v苏联30年代初，阿塞拜疆油田首先采用正反扣螺栓式封隔器，1963年阿塞拜疆矿机研究所研制了结构比较完善的尾管式封隔器，但其下入深度只有300650米，有效工作压差不超过2.5MPa。v近几十年，随着钻井、完井工艺不断向高压、高温和复杂的深部地层方面发展，对封隔器提出更高的要求。8/8/20225第

3、三节、封隔器的结构v一、密封部分：v密封部分是在外力（机械力或液压力）的作用下，发生动作，最终密封环形间隙，防止流体通过的机械。它是封隔器的关键部件，主要由弹性密封元件、赖以安装密封元件的钢碗、隔环（挡圈）和各种防止密封元件“肩部突出”的“防突”部件构成。其中，密封元件是至关重要的核心部件，通常制作成“圆筒状”，所以也俗称胶筒。只是近来为了实现油管与封隔器之间的内密封，密封元件才制作成各种形状（如V形）的盘根。8/8/20226v二、 锚定部分：v锚定部分也叫“支撑部分”，其作用是将封隔器支撑在套管壁上，防止封隔器由于纵向移动而影响密封性能，或引起封隔器过早解封，主要包括水力锚和卡瓦等。v水力

4、锚使用比较广泛。它通常由许多卡瓦牙或锯齿形锚爪（分布在活塞端部的圆柱面上）构成的。它既可与封隔器设计成一体，与卡瓦配套使用 ，也可以单独接在封隔器上 8/8/20227v三、 扶正部分：v扶正部分主要起扶正密封元件的作用（尤其在井身质量不好的井中），同时也起初卡作用，以便封隔坐封。这种作用，通常由扶正弹簧和状如灯笼的扶正器承担。在转动管柱座封封隔器时，扶正弹簧片以对套管壁的足够的摩擦力，防止封隔器壳体随管柱转动。扶正器一般由扶正弹簧罩、弹簧座和弹簧构成，其作用靠外端呈圆柱面的扶正块来实现。 8/8/20228v四、坐封部分 v坐封部分是使封隔器坐于目的层段后保持密封状态（即工作状态）的机构。通

5、常，它包 v括坐封活塞，中心管（或开有轨迹换向槽的轨迹管），上、下接头，滑环套等。 坐封部分动作时，能起两个作用： v 1、推动锥体，使卡瓦张开（对于带卡瓦的封隔器来说），并贴压套管壁上。v 2、压缩弹性密封元件，使之胀大而密封。8/8/20229v五、锁紧部分：v锁紧部分是封隔器一旦坐封后，使之固定于坐封状态（使密封元件密封后保持不变）的机构。由于封隔器锁紧机构及动作方式在很大程度上影响封隔器的可取性，因而是设计可取式封隔器应予重视的结构部分。它通常由外中心管、销钉，各种内锁紧机构（如锥环、锁环、锁扣或锁扣指以及棘轮机构）构成。8/8/202210v 六、 解封部分 v 解封部分是使油、套连

6、通，进而导致卡瓦收回，胶筒恢复原状，以利于起封的机构。对于丢式封隔器，则需另行配备专用的坐封和解封工具。它通常由平衡活塞、平衡阀（循环阀）、循环孔（连通孔）、缸套或解封套、解封销钉构成。8/8/202211第四节、封隔器的类型v一、封隔器基本类型 ：v v为了做好封隔器的预选工作，有必要了解封隔器有哪些类型，其主要结构性能和使用条件是什么。8/8/202212v1、永久式v结构原理：胶筒在锥体a之间压缩，锥体靠卡瓦b固定。防突部件c保护胶筒瓣阀d插入油管后保持常开状态，拔出即关闭，此油管底部带有盘根密封，用以密封封隔器抛光的内部密封腔，限位丝扣e固定此盘根。v坐封方式：机械、水力、气压。v解封

7、方式：不能解封。v使用场合：（1）高压或油管负荷变化大，要求长期可靠密封的井；v （2）油管长度变化大的深井；v （3）生产条件复杂，坐封的准确位置比较恶劣。8/8/202213v 2、水力膨胀式v 结构原理：硫化有金属加强筋的弹性胶筒a，在高压液体作用下向外扩张，紧贴套管壁。单流凡尔b防止膨胀液外流，使胶筒胀开，只有在动油管柱解封时，通道c才打开，于是胶筒回收（如图2-2）。v 坐封方式：油管憋压。v 解封方式：转动或上提油管，使卸压槽对准单流凡尔。v 使用场合：v（1）井壁不规则的裸眼井或套管损坏的井；v （2）选择性措施和测试 ； v （3）分层采油、注水。8/8/202214v 3、水

8、力自封式v 结构原理：由于皮碗是过盈的，故在起下过程中总是紧贴套管壁，每只皮碗只能承受单向压差，而且压差越大，皮碗与套管的密封也就越牢。（如图2-3）v 坐封方式：一般不要求坐封动作 v 解封方式：硬拔v 使用场合：（1）压差小的浅井；v （2）压力可平衡或油管可锚定的井；v （3）只需要成本不高的水力密封的井。8/8/202215v 4、支柱式 v 结构原理：当封隔器下面的油管(亦称锚定管)接触下支撑点（井底、下封隔器、桥塞或台阶）时，油管压重作用在封隔器上，胶筒在钢碗a、b之间压缩，锁扣指c弹出接受槽d,（如图2-4）v 坐封方式：下放压重。v 解封方式：上提油管。v 使用场合：v（1）作

9、为上封隔器堵漏；v （2）预计没有高压的井；v （3）油管无需保持张力的井。8/8/202216v 5、张力式v 结构原理：当卡瓦b咬住套管后，上提油管，胶筒即被压缩于中心管与锥体a之间。通常，下压易使封隔器密封良好，上压则可使封隔器解封（如图2-5）。v 坐封方式：反转上提。v 解封方式：正转下放。v使用场合：（1）、1500米以内的浅井注水和增产措施；v（2）、张力补偿上压；v(3）、卡瓦和坐封机械要求避开腐蚀性流体。8/8/202217v6、机械压缩式v结构原理：当卡瓦b咬住套管，油管重量作用于封隔器上时，胶筒即被压缩于中心管与锥体a之间，上压使封隔器密封更牢，下压则易使封隔器解封，依靠

10、下压动作的水力卡瓦可平衡压力，从而承受双向压差（如图2-6）v坐封方式：下放油管，施加压重。v解封方式：上提油管，释放压重。v使用场合：（1）、不带水力锚，用于只有上压的井（低压自喷井或抽吸作业）；v（2）、带水力锚，用于增产措施、抽吸、采油（气）和封堵，多管完井中用做上封隔器。8/8/202218v7、水力压缩式v结构原理：油管蹩压后，胶筒即在锥体a和活塞b之间压缩，内腔d中的作用压力下推活塞b，从而使卡瓦张开，并使水力卡瓦e固定住中心管，内锁紧卡瓦f使封隔器保持坐封状态（如图2-7）v坐封方式：油管蹩压。v解封方式：上提或转动油管。v使用场合：（1）只要求承受下压（带水力锚可承受双向压差）

11、的井；v（2）最好不动管柱的深井和斜井；v（3）要求多次坐封多个封隔器的多层完井。8/8/202219v8、机械张压式v结构原理：依靠可以上移和锁住反扣c的扇形螺帽b，将胶筒压缩于中心管和锥体a之间，对动卡瓦d借助于油管张力或压重，使封隔器保持密封（如图2-8）v坐封方式：张力加压重（上提或下放油管）。v解封方式： 正转上提油管。v使用场合：（1）油管可以处于张力、压缩力或中和状态（不张不压）的井；v（2）可能有上压、下压的井；v（3）代替永久可钻式封隔器。8/8/202220v 9、水力张压式v结构原理：油管蹩压时，胶筒即被压缩于锥体a和中心管之间，内腔d中的作用压力上推活塞c，张开卡瓦d，

12、活塞e靠内锁紧卡瓦f使封隔器保持坐封状态，外卡瓦d承受双向压差（如图2-9）v坐封方式：油管蹩压。v解封方式：上提或转动油管。v使用场合：（1）、油管可以处于张力、压缩力或中和状态（不张不压）的井；v（2）、油管可起出，封隔器能丢手；v（3）、有双向压差的井；v（4）、最好不动管柱就能坐封的井。8/8/202221第五节 封隔器的分类及型号编制v 随着油气井的勘探开发向纵深方式发展，为满足各种复杂情况的井下条件和工艺措施要求，国内外各油田都研制了多种多样的封隔器，主要来自于封隔器结构上的变化，特别是密封元件的工作原理，几何形状和所用材质等方面的改进及坐封、解封、锁紧等动作的变化，为了便于从事封

13、隔器的研究、试验、加工、使用和管理人员能够便捷地筛选和鉴别各种封隔器，中华人民共和国石油工业部1986年9月6日发布了“油田封隔器的分类及型号编制方法”。8/8/202222v一、封隔器的分类v1、分类方法：按封隔器封隔件的工作原理分类v2、分类：v（1）自封式：靠封隔件外径与套管内径的过盈和压差以实现密封的封隔器；v（2）压缩式：靠轴向力压缩封隔件，使封隔件直径变大以实现密封的封隔器；v（3）楔入式：靠楔入件楔入封隔件，使封隔件直径变大以实现密封的封隔器；v（4）扩张式：一定压力的液体，作用于封隔件内腔使封隔件直径变大以实现密封的封隔器 8/8/202223v二、封隔器的型号编制v1、编制方

14、法：v按封隔件分类代号，封隔器支撑、坐封、解封方式代号及封隔器钢体最大外径五参数依次排列，进行型号编制 钢体最大外径解封方式代号坐封方式代号分类代号支撑方式代号8/8/202224表：v2、代号说明及应用举例v（1）分类代号：用分类名称第一个汉字的汉语拼音大写字母表示，方法如表1分类名称 自封式压缩式楔入式扩张式分类代号ZYXK8/8/202225表：v（2）支撑方式代号：用阿拉伯数字表示，方法如表2支撑方式名称尾 管单向卡瓦无 支 撑双向卡瓦锚 瓦支撑方式代号8/8/202226表：v（3）坐封方式代号：用阿拉伯数字表示，方法如表3坐封方式名称提放管柱 转 管 柱自 封液 压下工具坐封方式代号123458/8/202227表：v（4）解封方式代号：用阿拉伯数字表示，方法如表4解封方式名称提放管柱转 管 柱钻 铣液 压下工具解封方式代号 8/8/202228v（5）钢体最大外径：用阿拉伯数字表示，单位为mmv（6）应用举例：vY211-114封隔器，表示该封隔器封隔件的工作原理为压缩式，单向卡瓦支撑，提放管柱坐封，提放管柱解封，钢体最大外径为114mm。v华北K341-140型裸眼封隔器：表示为华北油田封隔器，封隔件的工作原理为扩张式，无支撑，液压坐封，提放管柱解封，钢体最大外径为140mm，适用于裸眼井。