第二章 井下作业设备及工具.doc

课前复习提问 1完井方式有几种？什么是先期裸眼完井？什么是后期裸眼完井？ 2什么是套管射孔完井？第二章 井下作业设备及工具 在生产过程中，油、水井经常会发生一些故障，如不及时修理和排除，就会导致井的停产或报废。修井就是为恢复井的正常生产而进行的一系列维修和解除故障的工作。第一部分：井下作业设备修井作业的设备比较多，按照性能和用途，可分为动力设备、起下设备、旋转设备、循环设备、井口控制装置等。其详细规范、技术性能等可参阅采油技术手册。21 动力设备 修井机是修井和井下作业施工中最基本、最主要的动力来源，按其运行结构分为履带式（通井机）和轮胎式（作业机）两种形式。原理：就是在拖拉机或汽车上安装一部绞车，利用发动机带动绞车滚筒转动，通过钢丝绳把动力传递给提升系统。 一履带式修井机（通井机）1作用：履带式修井机一般统称通井机，是目前各油田修井作业中最常用的一种动力设备，作用：是用于起下油管、钻杆（抽油杆）以及井下打捞、抽汲等施工作业。 图8-1 AT10型通井机 图8-2 XT12型通井机2特点：履带式修井机不配带井架，越野性能好，其越野性能好，适用于低洼地带。但它的缺点是行走速度慢，不适应快速转移施工的要求。 常用的通井机 AT-10型、XT-12型通井机的外形如图8-1、82所示。二轮胎式修井机（俗称联合作业机或叫修井机）1作用：修井机是修井施工中最基本、最主要的动力来源，完成起下管（杆）柱及井下工具，提捞、抽汲和打捞等任务，是一种轮胎式自带井架的修井设备。 2特点：配带自背式井架，行走方便，安装简单，适用于快速搬迁施工作业，缺点是低洼、泥泞地带、雨季翻浆季节行走和进入井场相对受限制。1）XJ250型，XJ350型轮胎式修井机XJ250型，XJ350型轮胎式修井机外形，如图83、图84所示。XJ350型修井机井架高度31.7m，二层平台可立放钻杆（油管）立主3000m，转盘扭矩大，转速控制方便，适用于中深井、深井大修作业。图8-3 XJ250型修井机示意图图8-4 XJ350型修井机示意图2）英格索兰修井机外形结构如图85所示。图85英格索兰修井机示意图22、起下设备 起下设备：由井架和提升系统组成。提升系统由游动系统(包括天车游动滑车、大钩、钢丝绳)和吊环、吊卡组成。一井架（一）井架作用：用来支持游动系统，进行起下作业的设备。井架的用途主要是装置天车，支撑整个提升设备，以便悬吊井下设备、工具和进行各种起下作业。 （二）井架的分类：从井架的可移动性来分，有固定式井架和可移动式井架；从井架的高度来分，固定式井架又可分为18m、24m、29m等几种井架。目前在井下作业中，常用的固定式井架有BJ-18型、BJ-29型和JJ-80-18型等。表2-3 常用井架技术规格井架型号配套天车井架高度m额定负荷kN最大负荷kN支脚距mm自重tBJ1-18TC-5018.2840060015303.035TC1-505007003.625BJ2-18TC-3018.2830045015303.42BJ-18TC3-5018.2850070015303.42BJ-29TC1-5028.950070021305.8TC3-505.347JJ-80-18T3-2-118.3800100015304.5JJ-80-21T3-2-121.3800100015305.162JJ-80/29-WT3-2-129800100015206.403（三）井架的安装施工及使用要求1井架安装：以BJ-18型井架为例介绍移动式井架的安装。BJ-18型移动式井架按970角的标准立起后，支脚底座面到井架顶面的垂直高度为18m。主要由本体、支座、天车和绷绳等组成。 1）绷绳钻进地锚位置准备先确定井架立放的方向，然后根据井深负荷和井架高度确定绷绳位置及数目。一般前面两道绷绳，后面四道绷绳。（1）绷绳坑到井口距离：后一道坑：2022m；开挡：1216m。后二道坑：1820m；开挡：1416m。前绷绳坑：1820m；开挡：1820m。（2）地锚深度不小于2m。（3）绷绳和地锚必须定期检查。 2）井架基础井架基础的作用是使井架承受负荷后不会下沉、倾斜与翻转，在施工作业过程中要保持稳定性。井架基础的种类较多，主要有混凝土浇注、木方组装、管子排列焊接、混凝土预制等几种。 3）井架的立放操作立放BJ-18型井架现场多用两种方法，一是立放运井架车立放，另一是吊车立放。（1）立放运井架车立放井架在载重汽车底盘上装配专用的设备，把立放运井架于一身的专用车，称立放运井架车，简称井架车。常用的型号有LFY1802/T148、LFY1803/奔驰、LTY1804/T815等。 立放前的准备。检查设备。 立井架。 放井架。托架抱住井架，松开前绷绳，然后将托架收回落到支架上，收回液压支腿，拔出所有地锚，将绷绳、地锚缠好，捆牢在井架上即可。2立放运BJ型井架的安全要求3井架的使用要求1）使用应在安全负荷范围内。2）在重负荷时不许猛刹猛放。3）不允许超负荷使用。4）井下作业施工中，每天对天车、地滑车、游动滑车打黄油一次。5）所有黄油嘴保持完好，若卡、堵、坏打不进黄油时，应及时修理或更换。6）发现井架扭弯、拉筋断裂、变形时，及时请示有关部门鉴定处理后方可使用。7）经常检查各道绷绳吃力是否均匀，绳卡、天车、井架螺丝等是否紧固。8）井架基础附近不能积水和挖坑。二提升系统（一）游动系统1天车。天车是一组定滑轮，天车通过钢丝绳与游动滑车构成游动系统，改变从绞车滚筒钢丝绳来的拉力方向，以完成悬吊与起下作业。结构如图8-6所示 2游动滑车。游动滑车是一组动滑轮，通过钢丝绳与天车组成游动系统，使从绞车滚筒钢丝绳来的拉力变为井下管柱上升或下放的动力，并有减轻动力设备的负荷的作用。结构如图8-7所示。 图8-7 游动滑车结构示意图3大钩。大钩的作用是悬吊井内管柱，实现起下作业。大钩有一个主钩和两个侧钩，如图8-8所示。主钩用于悬挂水龙头，两个侧钩用图8-8 大钩的结构于悬挂吊环。 图8-6 天车结构示意图4钢丝绳。钢丝绳的主要用途是通过天车把绞车、游动滑车连在一起组成游动系统，从而把绞车的旋转运动变为游动滑车的升降运动，达到起下作业的目的。另外，钢丝绳还可用于井架绷绳，固定稳定井架。如图89所示。钢丝绳是由钢丝中间夹麻芯缠死制成的，从结构组成（股数和丝数）上分有619、624、937等几种；从捻制方法分，有顺捻和逆捻。顺捻：伸缩性大，易松股打扭，强度较小，弯曲性、耐磨性好；逆捻与顺捻特点相反。图8-9 钢丝绳捻制与截面结构示意图 （二）吊环。吊环是起下管柱时连接大钩与吊卡用的专用提升用具。用来悬挂吊卡，吊环成对使用，。按结构不同，吊环分单臂吊环和双臂吊环两种形式，如图810、811所示。图810 单臂吊环（DH型） 图811 双臂吊环（SH型）（三）吊卡。1油管吊卡：是用来卡住并起吊油管、钻杆、套管等的专用工具。修井作业施工中常用的吊卡一般有活门式和月牙形两种。基本结构形式如图8-12图8-13示。 图8-13月牙形吊卡1壳体；2凹槽；3插栓；4手柄；5弹簧；6弹簧底垫图8-12活门式吊卡1吊卡体；2活门销子；3吊卡活门4手柄；5锁扣销子；6锁扣2抽油杆吊卡。抽油杆吊卡是起下抽油杆的专用吊卡，如图8-14示。 图8-14 抽油杆吊卡示意图1卡体；2吊环；3卡具；4手柄作业： 2修井作业的设备按照性能和用途不同，可分为那些设备?3通井机、联合作业机各有何用途和特点？4提升设备包括那些设备？什么是游动系统？课前复习：1. 什么是修井？2通井机、联合作业机各有何用途和特点？23 旋转设备、循环设备和辅助设备一旋转设备：旋转设备主要指转盘。转盘是修井施工中驱动钻具旋转的主要动力来源。转盘是一个齿轮减速器，它将发动机传来的水平旋转运动变成转台的垂直旋转运动。修井时用修井机发动机为主动力，带动转盘转动，转盘则驱动钻具转动，用来进行钻、磨、洗、套等作业，完成钻水泥塞、侧钻、磨洗鱼顶及倒扣、套洗、切割管柱等施工。如图815、816所示。图816 法兰底座转盘1-方补心，2-方瓦，3-护罩，4-主动齿轮，5-驱动齿轮，6-轴承 ，7-固定螺孔，8-链轮图815 船形底座转盘1-护罩，2-转盘台，3-补心，4-方瓦，5、9-轴承，6、8-轴，7-齿轮，10-油底壳 二循环设备：在大修和井下作业施工中，循环冲洗设备的主要作用是向井内打入各种液体介质，实现循环和洗井工艺，以满足压井、冲砂、替喷（诱喷）、洗井、增产措施中向井内泵送酸液和压裂液以及水力喷砂射孔等项作业的要求。循环冲洗设备主要包括泥浆泵（车）、洗井车（水泥车）、高压洗井管线、水龙头、弯头及管汇等。图8-17 泥浆泵的结构示意图1空气包；2排出阀；3拉杆密封涵；4活塞拉杆；5皮带轮；6上水阀；7缸套；8中心拉杆；9十字头；10连杆（一）泥浆泵（车）： 在大修和井下作业施工过程中，泥浆泵主要用于循环修井工作液，完成各项作业施工。结构如图8-17示。（二）洗井车：能进行洗井、循环、压井、封堵及注水泥等作业的车装洗井设备。1.组成： 由洗井泵和动力运载车两部分。泵被安装在车上，泵是完成上述循环洗井等项作业的主要设备。2.洗井车的作用: 一是供给泵驱动力，二是起运载作用。常见的洗井车有300型和400型等几种。 （三）压裂车压裂车组成基本与水泥车相同，压裂车所用的往复泵多为三缸单作用卧式柱塞泵。 1.特点：功率高、泵的排量大、压力高，且运载车辆越野性能强等优点，一般在大修施工作业中水泥车满足不了要求及压裂施工中使用压裂车。 2.压裂车型号有：YLC-500、SYC-700、ACF-700、YLC-1000、LC-1050、NOWSCO/STP2000、W1500/K184、SJX5321TYL105、FC-2251等。 （四）管汇及弯头1.管汇，又叫总机关；作用是汇集液流和改变液流方向，并有控制高压液流的作用。2.组成：由高压阀门、油壬、弯头、三通和短节等组合而成。由于管汇比较笨重，可将其装在汽车上，这种车辆称为管汇车。3.弯头的作用：是改变施工中管线的连接方向和便于管线的连接。4.按其结构特点分为：固定式弯头和活动式弯头两种。（五）水龙头水龙头的作用是悬吊井下管柱、连接循环冲洗管线中固定部分和旋转部分，可完成洗井、冲砂、解卡循环等施工作业，具有高压密封循环修井工作液通道的功能。如图8-18所示。 （六）水龙带。水龙带是由一层内橡胶、几层帘线布、几层中间橡胶及钢丝网层制成的中空软管。主要作用是便于高压管线连接，满足施工中带高压状态下进行活动、弯曲与转向等要求。（七）管汇及弯头。管汇，又叫总机关，它的作用是汇集液流和改变液流方向，并有控制高压液流的作用。它由一些高压阀门、油壬、弯头、三通和短节等组合而成。由于管汇比较笨重，为了提高管汇利用率，便于搬移，可将管汇装在汽车上，这种车辆称为管汇车。弯头的作用是改变施工中管线的连接方向和便于管线的连接。按其结构特点分为固定式弯头和活动式弯头两种。三修井辅助设备修井辅助设备主要有值班车、运载车辆、加热设备、立放井架设备等。（一）加热设备1锅炉2锅炉车锅炉车：将内燃锅炉安装在汽车上，并装置了自动点火装置，这样的设备叫汽车锅炉（或蒸汽车），俗称锅炉车。特点：具有点火快、效率高、安全可靠、便于运移等优点。用途：用于井内油管清蜡、地面管线清扫及疏通。锅炉车类型：一种是蒸汽清蜡车，另一种是热油熔蜡车。（二）汽车和汽车吊车如搬家时用大型平板车、吊车、拖车等，运送施工材料的卡车，运送清水、各种液剂需要不同类型的罐车；另外还需要接送工人的值班车。在施工中，因施工目的和内容的不同，所用车辆的数量也不同。 （三）混砂车1混砂车：又称液-砂比例混合机，是进行油层水力压裂的核心设备。 2混砂车组成：主要由供液、输砂、混砂、传动等四个系统组成。 3混砂车的作用（1）连接供液车罐与高压泵车，构成完整水力压裂系统。（2）便于加入支撑剂，并通过高压泵车以大排量注入井内。（3）调配适当含砂比的工作介质，以完成对不同地层的压裂改造作业。（4）通过仪表及综合压裂中的现象，掌握、调节和控制压裂施工的顺利进行。（四）液氮车1液氮车作用：主要是给液氮压裂和酸化供应大量的氮，以满足施工的需要，是一种独立的液氮储运、泵注及转换装置。该车能在低压状态下短期储存和运输氮，并能把低压液氮转换为高压液氮或高压常温氮气排出。 2结构特点图8-26 不压井不放喷井口作业设备1分段加压吊卡；2油管；3安全卡瓦；4自封封井器；5加压支架；6法兰短节；7全封封井器；8半封封井器；9顶丝法兰；10四通；11套管该车主要由液氮储罐、高压液氮泵、液氮蒸发系统、卡车组成。结构紧凑，运移性好，工作而不需另配辅助设备。（五）连续油管作业车这里介绍美国BOWW公司生产的一种12M型连续油管作业车。1用途该车是一种轻便的能单独作业的车装设备，能在不压井状态下把小直径连续油管下入井内油管之中，以完成各种特殊作业。一句话：可进行过油管作业。2特点：该设备除能在不动井下管柱、不压井状态下进行酸化作业外，还能用于气举、冲砂、固砂、洗井、挤水泥浆、注入防蜡剂或缓蚀剂等作业。24修井作业井口控制装置（设备） 井口控制装置是在井口控制井喷及控制油管上顶的装置。常规作业经常使用手动开关的井口控制器（不压井不放喷井口装置），高压井、气井以及大修取套井施工时，要使用液（气）动和手动双重开关的放喷器。（一）不压井不放喷井口控制装置（手动）常规作业使用的不压井不放喷作业井口装置，如图8-26所示。按其工作原理可分为井口控制部分、加压部分和油管密封部分。1井口控制部分井口控制部分由自封封井器、半封封井器、全封封井器、法兰短节和连接法兰组成。作用是在不压井起下是控制井口压力，保证施工安全顺利。图8-27 自封封井器结构示意图1 压盖；2压环；3密封圈；4胶皮芯子；5赌头；6壳体1）自封封井器自封封井器由壳体、压盖、压环、密封圈、胶皮芯子和放压丝堵组成，如图图8-27所示。它依靠井内油套环空的压力和胶皮芯子自身的伸缩力使胶皮芯子扩张，起到密封油套环形空间的作用。井内管柱和井下工具能顺利通过自封芯子，最大通过直径应小于115mm。2）半封封井器 半封封井器由壳体、半封芯子总成、丝杠等组成，如图8-28所示。其密封元件为两个带半封圆孔的胶皮芯子，它装在半封芯子总成上，转动丝杠，可以带动半封芯子总成运动，完成开关操作。它是靠关闭闸板来密封油套环形空间的井口密封工具。图8-28 半封封井器结构示意图1压帽；2轴承外壳；3止动螺钉；4壳体；5半封芯子总成；6压圈；7“U”型密封圈8螺钉；9接头；10倒键；11螺钉；12密封圈；13垫片；14止退轴承；15下垫圈；16人字密封圈；17中垫圈；18密封圈压帽；19丝杠3）全封封井器全封封井器由壳体、闸板、丝杠等组成，如图8-29所示。 它的外形和工作原理与半封封井器基本相同。不同之处是闸板没有半圆孔，两块闸板关紧可以密封井口，转动丝杠，可以开井或关井。全封封井器是用于起出管（钻）柱后封闭井口的专用工具。4）法兰短节法兰短节是由178mm套管与两个法兰片焊接制成，可以根据使用需要制成不同的高度，可与自封封井器和半封封井器连接。在法兰短节上焊有放空闸门，关闭半封封井器和全封封井器后，可用放空闸门放掉控制器上部内的压力。2加压部分由加压支架、加压吊卡（分段加压吊卡）、加压绳、安全卡瓦等组成，其作用是解决油管的上顶图8-30 加压支架1、3螺栓；2、4开口销；5滑轮轴；6挡绳销；7垫片；8滑轮；9钢套；10油孔丝堵；11支架图8-31 加压吊卡1螺钉；2螺母；3滑轮；4壳体总成；5,7销子；6活门；8弹簧；9圆柱螺母；10手把。如下图所示。图8-32 分段加压吊卡1 挡销；2导杆；3主连杆；4卡瓦牙壳体；5连杆轴；6手把；7曲柄；8滑轮；2 9中间连杆；10吊卡活门；11主体 图8-33 安全卡瓦1主体；2卡瓦及壳体；3连杆机构；4手把3油管密封部分油管密封部分是靠工作筒、堵塞器来完成的。使用时工作筒接在管柱的最底部，随下井管柱下入井内。下井之前在地面上将堵塞器装入工作筒内，下完全部油管后再捞出堵塞器，油管内即畅通可投产。如果起油管，则在起油管之前投入堵塞器，即可密封油管，顺利起出井内管柱。作用：施工过程中密封油管，防止液体从油管喷出。1）工作筒工作筒由工作筒主体、密封短节组成，如图8-34所示。图8-34 工作筒1-上接头；2-台阶；3-密封短节。2）堵塞器堵塞器由打捞头、提升销钉、支撑卡体、调节环、密封圈、密封圈座、心轴、螺母、导向头等组成，如图 8-35所示。它的作用是装（投）入工作筒内，密封油管。图8-35 堵塞器1打捞头；2提升销钉；3支撑卡；4弹簧；5心轴；6支撑卡体；7调节环；8密封圈；9密封圈座；10密封圆心轴；11螺母；12导向螺母3）打捞器和安全接头打捞器是打捞井内堵塞器的专用工具。常用的是爪块式打捞器，由本体、扭簧、销钉、打捞爪组成，如图8-36所示。 安全接头是与打捞器配套使用的工具，如图8-37所示。 打捞堵塞器的打捞工具连接顺序由上而下为钢丝绳、加重杆、安全接头、打捞器。图8-36 打捞器1 本体；2扭簧；3销钉；4打捞爪图8-37 安全接头1上接头；2安全销钉；3下接头（二）高压防喷井控设备 高压防喷设备在井下作业施工中是用于高压井、气井、大修取套井的关井防喷系统。由井控装置主体、控制系统、井控管汇及辅助设备等组件组成。其井控装置主体由环形防喷器、闸板防喷器、四通、放喷阀、钻具内防喷工具等组成。整套防喷控制系统如图8-38所示。 作业思考题 1.不压井不放喷井口控制装置由哪几部分组成？各部分有何作用？ 2半封封井器和全封封井器在用途上有何区别？第二部分 修井工具及附件25修井地面工具 一、常用修井地面工具包括油管钳、抽油杆钳子、液压油管钳、液压抽油杆钳、管钳、链钳、扳手等。 1油管钳。油管钳是专门用于上卸油管的工具。主要结构由钳柄、钳牙、钩柄、小钳腭与大钳腭组成，如图8-19所示。图8-19 油管钳1钳柄；2钳牙；3钩柄；4小钳颚；5大钳颚图8-20 抽油杆钳子 图8-21 液压油管钳示意图2抽油杆钳子。其结构如图8-20所示。3液压油管钳。液压油管钳是靠液压系统进行控制和传递动力的上卸油管扣的专用工具，如图8-21所示。 4液压抽油杆钳（原理同上）5管钳。是转动上卸管子和其他圆形工作物的工具。 管钳是由钳身、钳头、板牙、调节坏四部分组成，如图8-22所示。常用的管钳有：18、24、36、48in四种。图8-23 链钳图8-22 管钳6链钳。链钳是用来上、卸管类和圆筒形物体的专用工具。适用管径大。链钳是由一个钳柄、两块齿板、一根带有平式活节的链条及固定链条的销子等组成，如图8-23所示。图-24 活动扳手1导向螺母；2旋合螺母；3上虎口；4下虎口图8-25 固定扳手（死扳手）7扳手。修井常用扳手有活动扳手和固定扳手两种，如图8-24、图8-25所示。常用的活动扳手有8、10、12、18in四种规格。常用的有54mm、47mm、42mm的单头死扳手及24mm36mm的双头死扳手等。26 常用井下配套工具（分层作业工具及管柱）所谓配套工具，就是在井下施工作业中起到特殊作用，满足某种作业过程中某种技术要求的辅助工具。所谓附件，就是起辅助作用的小工具。一封隔器 封隔器: 封隔层段的井下工具。作用：用于分层开采、分层注水及实施井下作业工艺措施时封隔层段。也可利用丢手封隔器悬挂防砂衬管，代替水泥塞封堵。 （一）封隔器的分类及型号编制1封隔器类型 1）按其结构原理不同，可分为支撑式、卡瓦式、皮碗式、水力扩张式、水力自封式、水力密闭式、水力压缩式和水力机械式八种类型。2）按其封隔件(密封胶筒)的工作原理不同，又可分为自封式（靠封隔件外径与套管内径的过盈和压差实现密封）、压缩式（靠轴向力压缩封隔件使封隔件直径变大实现密封）、楔入式（靠楔入件楔入封隔件使封隔件直径变大实现密封）、扩张式（靠液体压力作用于封隔件内腔使封隔件直径变大实现密封）和组合式五种类型。2封隔器型号编制的基本方法是按封隔器分类代号、支撑方式代号、坐封方式代号、解封方式代号及封隔器钢体最大外径、工作温度、工作压差等参数依次排列，进行型号编制。分类代号是用分类名称的第一个汉字拼音的大写字母表示，组合式用各型式的分类代号组合表示，支撑方式代号、坐封方式代号和解封方式代号均用阿拉伯数字表示（见表8-1、8-2、8-3、8-4所示），钢体最大外径、工作温度、工作压差也均用阿拉伯数字表示，单位分别为毫米()、摄氏度()、兆帕（MPa）。例如：Y2ll11412015型封隔器，表示该封隔器为压缩式，单向卡瓦固定，提放管柱坐封，提放管柱解封，钢体最大外径为114mm，工作温度为120，工作压力为15MPa。YK341-114-90100型封隔器，表示该封隔器为压缩、扩张组合式，悬挂式固定，液压坐封，提放管柱解封，钢体最大外径为l14mm，工作温度为90，工作压差为100MPa。表8-1 分类代号分类名称自封式压缩式楔入式扩张式组合式分类代号ZYXK用各式的分类代号组合表示表8-2 支撑方式代号支撑方式名称尾管支撑单向卡瓦无支撑双向卡瓦锚瓦支撑方式代号l2345表8-3 坐封方式代号坐封方式名称提放管柱转动管柱自封液压下工具热力坐封方式代号l23456表8-4 解封方式代号解封方式名称提放管柱转动管柱钻铣液压下工具热力解封方式代号123456（二）几种主要类型封隔器的结构及原理1. 支撑式封隔器（1）结构：以胜利Y111-114型封隔器为例作以介绍，如图8-39所示。（2）工作原理： 坐封：按所需坐封高度(油管挂距顶丝法兰的距离)下放管柱。因承压接头9和下接头13与尾管(或卡瓦式封隔器、或支撑卡瓦)相接，以井底(或卡瓦式封隔器、或支撑卡瓦)为支点，坐封剪钉11在一定管柱重量作用下被剪断。则上接头l、调节环3、中心管7和键12一起下行，压缩胶筒5，使胶筒5的外径变大，封隔油套环形空间。 解封：上提管柱，胶筒5就恢复原状。（3）坐封高度 H=L-L1+L2+S式中：H坐封高度，cm；L坐封前封隔器以上油管柱（L）的自重伸长，cm；L1中和点以上油管柱自重伸长，cm；L2中和点以下油管柱自重压缩长度，cm；S胶筒压缩距，cm。（1）中和点：确定坐封载荷P： 中和点深度确定L1： 式中：P封隔器坐封载荷，kg。q每米油管在井内液体中的重量，kg/cm。 L1中和点深度，m。（2）油管自重伸长或自重压缩计算公式式中：油管自重伸长长度，m。油管自重压缩长度，m。E钢材弹性模量。钢材密度，g/cm3井内工作液的密度，g/cm32Y111可洗井系列封隔器1）用途：使用中配合不同类型的套子，可进行洗井、分层采油、注水、找水、堵水和压裂。2）结构与工作原理（1）结构：结构如图2-39所示，主要由中心管、胶筒、洗井套、滑动接头等组成。（2）工作原理 按所需坐封高度（油管挂距顶丝法兰的高度）下放管柱。因胶筒座4与下接头8和尾管（或卡瓦封隔器，或支撑卡瓦）相接，以井底（或卡瓦式封隔器，或支撑卡瓦）为支点，油管接箍、中心管总成和滑动接头在一定管柱重量作用下一起下行，从而压缩胶筒，使外径变大，封隔油、套管的环形空间。中心管总成的内孔直径是套子密合面，其上的连接孔组使封隔器坐封后，封隔器上下的油、套管环形空间处于连通状态，但可根据不同工艺需要，投入不同类型的套子，加以控制和改变。投入洗井套，依靠其上的台阶坐于中心管总成的内孔上部，密封套子密合面，形成中心管内径与套子外径构成环形通道，连通中心管总成的上下二组连通孔，从而进行正反洗井。生产中，通过下入不同长度的洗井套可以进行采油、注水和压裂。3卡瓦式封隔器卡瓦式封隔器可防止油管柱的轴向移动（单向移动或双向移动），所用胶筒为压缩式。（1）结构：以大港Y211-114型封隔器为例，如图8-40所示。（2）工作原理： 下管住：当封隔器下井时，扶正块13在弹簧14的作用下，紧贴套管壁。此时，滑环销钉17位于轨迹中心管19的短轨道上死点。卡瓦和扶正器部分通过滑环销钉与轨迹中心管相连，且保持相对滑动。因其间有一定的防坐距离，不会在下管柱途中将封隔器坐住。 坐封：当封隔器下到预定位置后，按所需坐封高度上提管柱。因扶正块紧贴套管壁不动，中心管上行，结果，滑环销钉17就从短轨道的上死点移到换向位置。再下放管柱，销钉在长轨道中移到坐封位置的上死点，卡瓦10被锥体8锥开，并卡牢在套管内壁上。此时以卡瓦为支点，坐封剪钉9在一定管柱重量的作用下被剪断，上接头l、调节环2和轨迹中心管19一起下行，压缩胶筒5，使胶筒5的直径变大，从而封隔油套环形空间。 解封：上提管柱，上接头l、调节环2和轨迹中心管19一起上行。滑环销钉17移到下死点，锥体8从卡瓦10中退出，卡瓦lO收回，解卡。与此同时，胶筒5也收回，解封。h 坐封高度：H=L-L1+L2+S+h h封隔器卡瓦行程，m。 4水力压差(水力扩张)式封隔器（1）结构： 以K344-115型封隔器为例，其结构如图8-41所示。（2）工作原理： 坐封：从油管内加液压，液压经滤网帽12、滤网11和硫化芯管8作用的孔眼作用在胶筒9的内腔，使胶筒9胀大，从而封隔了油、套管的环形空间。其后，高压液体打开节流器，从油、套管的环形空间推动胶筒9下（上）行压缩胶筒2，使其下端直径变大封隔油、套管的环形空间。这样，在胶筒9与胶筒2之间的油套管环形空间便成为环形密闭液室，由于液体的不可压缩性，此环形密闭液室对胶筒9肩部的保护作用，从而提高了胶筒的承压能力，延长其使用寿命。 解封：当需要解封时，放掉油管内压力，胶筒靠自身的弹力收回而解封。 5Y411型丢手封隔器：此封隔器主要用于代替水泥塞1）结构： 结构如图2-41所示。2）工作原理 坐封 按所需坐封高度上提管柱后下放管柱。如图2-41所示，由件2830组成的扶正器依靠弹簧29的弹力造成扶正块28与套管壁的摩擦力使扶正器沿轨迹中心管34轨迹槽运动，滑环销钉32从原来的短槽上死点运动到坐封位置时的长槽上死点，下卡瓦24也被下锥体22撑开，并牢牢卡在套管内壁上。同时，在一定管柱重量的作用下，坐封剪钉23被剪断，件118和件34一起下行压缩胶筒19，使胶筒19的直径变大，从而封隔油、套环形空间。 丢手 从油管内加液压，液压作用在锥体13上，丢手剪钉11被剪断，连杆2、连杆接头15和上锥体13一起下行撑开上卡瓦16，并卡牢在套管壁上。然后，上提管柱。因丢手接头1与管柱相接，连杆接头15已下行，与丢手接头1脱离接触，皮碗压环4、上接头7和卡瓦壳体8被上卡瓦16卡住不动，结果迫使丢手接头1的下部锁爪内收，从而起出丢手接头1、护套3、连杆2和连杆接头15。因上锥体13和卡瓦16的配合在自锁内，所以，当油管放压和丢手后，上锥体13也不会自行退出，上卡瓦16仍能卡牢在套管壁上，胶筒19就始终处于封隔油、套管环形空间的状态。丢手后，皮碗6自行张开，防止脏物掉入卡住卡瓦，影响解封打捞。 解封打捞 下入接有打捞矛的打捞管柱与丢手封隔器相连接，解卡捞起封隔器。作业思考题：1.简答支撑式封隔器、卡瓦封隔器、水力压差式封隔器的坐封和解封方式？解释Y1ll11412015型封隔器型号的意义？二KPX113型偏心配水器1用途：用于分层注水。2结构：如图8-42、图8-43所示。3工作原理（1）注水：正常注水时，堵塞器靠其主体的22mm台阶坐于工作筒主体的偏孔上部的扩孔处（因凸轮卡在打捞杆的下端和扭簧的作用下，可向上来回转动，故堵塞器能进入工作筒主体的偏孔被卡住而不飞出），堵塞器主体上下两组四道“O”型胶圈封住偏孔的出液槽，注入水即经堵塞器滤罩、水嘴、堵塞器主体的出液槽和工作筒主体的偏孔进入油管、套管环形空间后注入地层。（2）捞堵塞器：将打捞头安装在打捞器上，收拢并锁好投捞爪和导向爪，用录井钢丝将投捞器下过配水器工作筒。然后上提到工作筒上部，打捞器锁块过工作筒主筒道遇阻受力下行，打捞器的锁块和锁轮一起向下，转动投捞爪使锁张开。再下放投捞器，导向爪沿工作筒导向体的螺旋面运动，待下放遇阻，打捞器已捞住堵塞器打捞杆。上提投捞器已捞住堵塞器，凸轮在扭簧的作用下向下转动而内收，捞出堵塞器。堵塞器如图8-44所示。投捞器如图8-45所示（3）投堵塞器将投送头安装在投送器上，把堵塞器的头部插入投送器内，二者用剪钉连接好。然后按上述施工步骤将堵塞器下入工作筒主体的偏孔内。上提投捞器，凸轮的支撑面已卡在偏孔内的上部扩孔，结果剪钉把被剪断，堵塞器留于工作筒内，投捞器被起出。三KPX113型偏心配产器1用途：分层试油、采油、找水和堵水。2结构：如图8-46、8-47、8-48所示。3工作原理采油时，堵塞器靠支撑体的20mm台阶坐于工作筒主体的偏孔上。密封段的进液槽（下槽）对准偏孔外壁的进液孔，出液槽（上槽）对准偏孔内壁的出液孔，密封段与偏孔用三组六道“O”型胶圈封隔。来自油层的油流经过油套管环形空间、偏孔外壁进液孔、密封段进液槽进入油嘴，再经密封段出液槽和偏孔出液孔进入油管通道，采至地面。在进行不压井作业下管柱时，靠堵塞器活塞的作用，紧靠油嘴，堵住油流通道。堵塞器凡尔用来起、坐封隔器，工作筒上接头62mm的内台阶在测试时用。 作业思考题：1.配水器和配产器各有何用途？27 修井作业常用附件（一）喷砂器：(用于分层压裂) 1结构：结构如图8-49所示。2作用：一是向地层喷砂液；二是造成节流压差，保证封隔器所需的坐封压力。喷砂器单级使用时，不装滑套芯子。多级使用时，最下面一级不装滑套，其余各级均应装入相应的滑套。 图8-49 压裂喷砂器 图 850 KSL114型胶囊水力锚1上接头；2调节环；3弹簧座；4弹簧； 1上接头，2螺钉，3衬管，4锚爪5滑套；6中心管；7，10密封圈；8凡尔； 5定向块，6胶囊，7锚体，8压帽9凡尔座；11卡簧；12加重头；13下接头 9下接头。（二）水力锚1）用途水力锚类工具用在压裂、酸化管柱中，起到固定井下管柱位置，阻止轴向移动，以确保改造处理层位的准确性。2）结构：胜利KSL114型胶囊水力锚的结构，如图8-50所示。3）工作原理从油管内加液压，液压经衬管3的水槽作用在胶囊内，使胶囊胀大，将锚爪推向套管的内壁，并卡牢在套管的内壁，从而达到固定管柱的目的。 （三）可钻桥塞可钻桥塞一般作为一种试油井下工具，用来代替水泥塞进行分层试油，在需要钻掉时能顺利钻掉。其结构由丢手机构及双卡瓦（单卡瓦）封隔器组成。封隔器钢体材质要便于钻磨，应采用铸铝。 （四）滤砂器滤砂器的作用是靠过滤物把随油产出的砂子阻留在滤砂器外，只许油液通过滤砂器进入泵筒内。一般用于出砂不严重的油井防砂。现场常用的滤砂器有以下几种：1砾石滤砂器：结构如图8-51所示。由两层带眼的同心管组成，管子上分别包铜丝布，环形空间充填不同直径（0.50.8、0.81.2、1.21.5mm）的砾石。2塑料滤砂器在2 1/2in带眼管子外面胶结一层塑料砂子，并使其外径尽量接近于套管内径，在地面做好后下到井中。结构如图8-52所示。3塑料砂孔滤砂器是在套管内下入一个带眼滤砂管。滤砂管每米为70个台阶形孔眼，孔径为1510mm，在孔眼中嵌有热固性树脂胶结的石英砂。如图8-53所示。图8-51 砾石滤砂器 图8-52 塑料滤砂器 图8-53塑料砂孔滤砂器1-内管；2-外管；3-砾石； 1-钢丝布；2=塑料砂子； 1-锥形短节；2-水伞；4-接头；5-钢丝布。 321/2in油管；4-接头。 3-塑料砂孔滤砂管；4-水泥面 （五）气砂锚是将气锚和砂锚组合在一起，结构如图8-54所示。 （六）抽油杆脱接器抽油杆脱接器是一种能在井下将抽油杆和深井泵活塞连接为一整体和起抽油杆时将抽油杆和泵活塞脱开的一种井下装置。当使用的泵径大、油管小时，必须采用的设备。按泵径不同有：38mm、44mm、56mm、70mm、83mm、95mm等。活塞间隙：0脱接器的结构有卡扣式和卡簧式两种。常用的是卡簧式脱接器，由压帽、卡簧、外图8-56 JRB-2型井下热胀补偿器套、下接头组成，如图8-55所示。 图8-54 气砂锚图8-55 脱接器结构（七）热力补偿器热力补偿器又称伸缩管，是稠油热力开采注汽井井下配套工具之一。其主要作用是补偿油井在注汽过程中，因温度的变化引起注汽管柱的伸长（升温）或缩短（降温）。采用补偿器，可允许油管有一定的伸长，防止油管发生过度弯曲。结构如图8-56所示。 图8-57 泄油器及开泄器结构1-接头；2-弹簧；3-爪子；4-剪钉；5-销子；6-垫圈；7-接箍；8-密封滑套；9-密封圈；10-短节图8-58 回音标 a活动回音标；b固定回音标1油管；2回音标；3油管接箍（八）泄油器 它是深井泵起出时用来将油管中的油液排泄到井筒（套管）中的部件，结构如图8-57所示。 （九）回音标 回音标是回声仪的井下部分，在测量抽油井动液面时，用它来测量井下声波传播速度，计算动液面位置。结构如图8-58所示。它长lm左右，其外径比套管内径小610mm，接在距井口10m左右的油管上。（十）油管锚 油管锚安装在抽油泵的上部10左右处，目的是锚定泵筒以上油管，以减小因上下冲程油管变形所造成的冲程损失，也可防止因交变载荷所造成的油管断脱事故。常用的有卡瓦支撑式和水力扩张支撑式两种。主要用在泵挂较深的管柱中。（十一）引鞋 引鞋是接在油管下部，用来引导过油管作业工具顺利进入油管的井下管柱附件，现场叫大小头。思考题：1 常用修井作业地面工具有哪些？修井作业配套工具和附件有哪些？2 回音标有何用途？什么情况下使用抽油杆脱接器？29 修井作业施工工序 一、作业设计编写作业设计要充分了解井况和地下油层的物性及现有工艺条件，优化工艺技术参数，选择最佳施工方案，提高作业施工的科学性，求得最佳施工效果和较好的经济效益。 1、 地质方案设计井下作业地质方案设计是根据油田开发需要，结合油田综合调整方案要求，针对油水井油藏地质因素而编制的。他由发包方地质专业部编制。主要包括以下内容：（1） 油田名称、井号、井别。（2） 原因分析、施工项目、施工目的、效果预测。（3） 基础数据。（4）生产数据。（5）地质要求。2、 工艺设计工艺设计是根据不