分层有杆抽油系统--采油专业毕业论文.doc

摘 要 我国油田多为多层系、非均质构造,采用注水开发方式。由于层系多,各油层的物性差异较大,生产能力也不一样,在多层采时,存在着较为严重的层间干扰问题。必须设法消除层间干扰。为此我们设计了分层有杆抽油系统,充分发挥各油层的生产潜能。 分层有杆抽油系统彻底解决了多层系、非均质构造油田的层间干扰问题,达到了适度开采高压高含水层,同时充分发挥低压、低渗透、低含水层的生产潜力,延长油田稳产期,提高油田整体经济效益的目的。所设计的分层有杆抽油系统由抽油机、实心抽油杆、空心抽油杆、空心泵、管式泵、调距式封隔器、油管、套管及附件组成。论文中详细的介绍了各部分的设计过程及相关部件的选取和参数的优选。 关键词:分层采油;封隔器;抽油泵;抽油杆Abstract The our country oil-field fastens for many layer much, not all quality structure, adopt to note the boiling hair method. Because the layer fasten much, each thing difference that has the layer compare greatly, produce the ability also different, at When many layers adopt, exist the more serious layer the interference problem. Must try to remove an interference of layer. For this we designed the layering contain pole take out the oil system, full develop the production potential of each oil layer. The layering contain pole take out the oil system thoroughly resolved many layers department, not all the quality constructs the oil-field of an interference of layer problem, come to a the moderation to mine the high production potential with layer of water, at the same time full exertive low pressure, low permeate, low contain layer of water of high pressure, the extension oil-field is steady to produce the period, the exaltation oil-field purpose of the whole and economic performance. The layering design contain pole take out the oil system from take out the oil machine, solid center to take out the oil pole, hollow take out the oil pole, hollow pump, tube type pump and adjust the be apart from type to seal to separate the machine, pipeline, a tube and enclosures to constitute. Introduced the optimization of the design process of each part and the selection and parameter of the related parts detailed in the thesis. Key words: Layering oil extraction;packer; take out the oil pump; take out the oil pole 目 录 第1章 分层采油的发展状况及其意义1 1.1 分层采油的历史1 1.2 分层采油的必要性1 1.3 分层采油的概述2 1.4 如何实现分层采油及其意义5 第2章 整体设计方案的提出及选择7 2.1 整体方案的提出7 2.2 各部件的初步选取7 第3章 封隔器的设计9 3.1 封隔器的介绍9 3.2 调距式封隔器的设计15 第4章 抽油泵的设计22 4.1 抽油泵的概述和选用22 4.2 抽油泵各部件的设计23 第5章 抽油杆34 5.1 抽油杆概述34 5.2 空心抽油杆36 5.3 空心抽油管柱力学计算41 致 谢43 参考文献44 分层采油的发展状况及其意义分层采油的历史 我国的分层工艺开始于1960年克拉玛依油田首创国产第一种克60-81型封隔器,并且应用于分层卡堵水层工艺。1962年大庆油田开始研制并且大面积的推广以水力扩张式封隔器为主的一整套分层注水工艺管柱。1964年胜利油田开始研制成功了水力压缩式封隔器。该封隔器支付了千吨油田,大面积的应有于分层试油、分层测试、分层卡堵水、分层压裂、分层酸化等工作。以后,封隔器的发展迅速,到了70年代,双向卡瓦式封隔器在我国的发展使我国的分层采油技术进入一个较高的阶段。现在封隔器与井下工具的类型和品种较多,分层管柱的类型也日益增多。分层采油的必要性 我国东部油田多为多层系、非均质构造,采用注水开发方式。由于层系多,各有层的物性差异较大,生产能力也不一样,再多层采时,存在着较为严重的层间干扰问题。要想使这两类油层产油多,必须设法消除层间干扰。以往采用常规放大生产压差的办法可以在某些油井收到降低回压、解放低渗低压油层的效果,但是避免不了高压层向低压层“倒灌”的现象,影响油井最大生产潜力的发挥;若采用机械堵水方法封度高压高含水层,可开采低压低含水层,但封堵了许多动用储量,影响油井产量;采用针对性地分层注水,可部分缓解层间矛盾,但由于油层的非均质性,易造成注入水的单层突进,又经含水上升较快,既影响注水效果,也限制了油井产量。如果要让各层充分发挥作用,必须采用分层开采的方法。 油气生产井的射孔段一般都包含几个小油层,它们的动态特性各不相同,即便是同一个小油层,上下各分层段的动态特性也会有不小的差别。所谓动态特性,就是指生产条件下的油层特征,包括油层静止压力、渗透率、污染系数、地层产物、产能大小等等。随着油气田开发和生产技术的进步,人们迫切需要了解一口井射孔段内各分层及厚油层内各小层段的动态特性,如果能够以1 m 或者0. 5 m为一段逐段精细地测出整个射孔层段的油层动态特性参数,将为分采分注、分层增产、分层堵水、科学的设计三采技术、合理地开发油藏、提高产量、提高采收率等措施提供可靠依据。分层采油的概述 这里主要介绍大庆油田的分层采油的技术。在大庆油田30 多年的开发实践中,分层开采工艺不但在保证油田开发方案的全面、有效的实施中发挥了关键作用, 而且为不断深化研究油藏、认识油层获得准确资料, 为提高油田开发水平创造了条件。大庆油田是一个非均质多油层的砂岩油田, 在采用多井网分层系进行开采的条件下, 每套井网仍要同时开采几个、甚至几十个目的层。在笼统开采的过程中, 层间矛盾突出, 注入水沿高渗透层快速突进, 油井见水快。为此, 大庆油田在开发初期就实行了分层注水和分层采油。随着油田含水的上升, 开发对象从高渗透层向低渗透、特低渗透油层转移, 分层开采工艺也在不断发展和完善, 目前已形成技术系列。一.分层注水技术 注水开发油田, 在不同的开发阶段, 由于开采目的层的数量和性质不同、开发调整的对象和要求不同, 对分层注水的要求和细分程度也不一样。为了保证各开发阶段注水井都能注够水、注好水, 分层注水管柱的发展经历了以下过程: 封隔器由水力扩张式发展到水力压缩式; 配水工作筒由同心发展到偏心, 再发展到与封隔器一体化; 配注水嘴由固定式发展到活动式; 水嘴投捞方式由起管柱投捞发展到钢丝投捞,再发展到注水站来水井口液力投捞。根据配水器结构分类, 大庆油田分层注水管柱可分为以下4 种。 1 KGD2110 配水器 74524 型固定式配水器分层注水管柱 这是大庆油田在60 年代初研制和应用的分层注水管柱, 现场应用1 000 多口井, 在油田进入中含水开发期以前发挥了重要作用。该管柱主要由固定式配水器和水力压差式封隔器、测试球座和循环凡尔等组成, 可通过管柱下井前调节配水器上凡尔的启动压力或配水嘴直径来实现同井单管分层定量注水。管柱最大外径为110mm , 可与不压井、不放喷作业配套,多级使用, 在分层注入量较大条件下密封可靠, 可随时停注洗井。但是, 由于水嘴是固定在配水器上,分层测试、调整水嘴不方便, 在下分层配注管柱之前, 必须单独下一趟分层测试管柱确定分层吸水量以选择相应的水嘴, 调整水嘴时也必须起下管柱, 井下作业工作量大。当调整注水量频繁时, 影响油田注水量。该管柱适应于油田开发初期使用, 层系划分简单, 级数较少且分层注水量比较稳定的注水要求。 2 ,KQS2113 配水器 655 型活动式空心配水器分层注水管柱 随着油田含水的上升, 采液量不断增加, 需要不断调整各层的注水量以保持注采平衡。为此, 研究成功了KQS2113 配水器分层注水管柱。它主要由水力压差式封隔器、空心配水器、洗井凡尔等组成。水嘴装于配水器芯子上, 配水器芯子坐于配水器工作筒上, 更换、调整水嘴时, 用钢丝投捞配水器芯子即可。由于配水器芯子占据中心通道, 因此, 进行下一级水嘴调整时, 必须捞出其上面的各级配水器芯子,投捞工作量仍然很大。在13917mm 套管中采用6315mm 油管注水时, 配水器最多使用4 级, 从上到下工作筒内径依次变小。该管柱只适用于分注层段数不超过5 个的注水井。 3.KPX2113 配水器 665 型偏心配水器 分层注水管柱 针对活动式空心配水器调整水嘴工作量大, 分注层段数受限制等问题, 于1972 年研究成功了偏心配水器分层注水管柱, 它由偏心配水器、水力压差式或水力压缩式封隔器、洗井凡尔和防腐油管等组成。该管柱可与不压井不放喷作业配套, 下井配水器级数不受限制, 单井最多的曾达到分注14 个层段。水嘴装在一个坐于偏心配水器工作筒侧孔内的堵塞器上, 利用钢丝可以投捞任意一级堵塞进行水嘴调整, 测试调整比较方便。对一口配注4 个层段的分注井进行投捞测试一遍, 其工作量要比空心配水器减少80 %。该管柱在大庆油田中、高含水期持续稳产中发挥了重要作用, 目前仍是油田主要的分层注水管柱。 4 .KYL2114 配水器 液力投捞配水器 分层注水管柱 油田进入高含水后期开采后, 接替稳产的潜力层转向了低和特低渗透薄、差层, 层间隔层小。为了充分挖掘这些低和特低渗透层的潜力, 分层注水必须进一步细分, 使层间隔层厚度在110m 以上的2 个层都可进行分层注水。原有的空心配水器和偏心配水器分层注水管柱均是采用钢丝投捞水嘴, 钢丝下入深度是由转速表显示的, 其1 000m 下深误差可达3m , 此外, 为了保证偏心堵塞器的导向及坐入, 在偏心堵塞器坐入工作筒时需要一定的冲力, 必须将其置于配水器工作筒的上方23m 处快速下入。因此, 偏心配水器分层注水管柱要求2 级相邻配水器之间的距离不能小于8m , 显然难以满足110m 左右薄隔层条件下相邻2 个薄、差油层细分注水的要求。针对薄、差油层在薄隔层条件下进行细分注水的特殊要求, 大庆石油管理局采油工艺研究所研究成功了液力投捞配水器细分注水管柱。该管柱由Y1412114 型扶正式可洗井封隔器、液力投捞配水工作筒、连通器等组成, 其特点一是封隔器与配水工作筒实现一体化, 采用了特殊的配水器结构, 一个配水工作筒可同时对3个层段进行配水, 上、下2 个层出水孔间距离只有0175m , 分层注水隔层厚度或2 个相邻分注目的层间未射孔井段 可降至110m。目前, 该管柱可以满足分注层段数小于7 个的注水井进行细分注水; 二是利用注水站来水使水嘴调整及测试实现液力投捞, 简便高效, 测调一口井可在半内完成, 比偏心配水管柱减少测试时间85 %以上; 三是配套专用的测试仪器, 可以一次同时测得各分层的注入量及分层吸水指示曲线, 为确定合理的分层配注量提供第一手资料, 与偏心配水器等分注管柱采用的递减法分层测试技术相比, 消除了层间干扰; 四是可以一次同时测各分层压力降落曲线, 通过试井分析可以求出分层的地层压力及有关地层参数, 为判断注水井各层段伤害情况及注水量的合理调整提供依据; 五是管柱采用支井底的支撑方式, 封隔器上带有刚性扶正器, 能防止管柱在注水过程中上、下窜动, 密封性好, 有利于延长封隔器工作寿命; 六是如果因各种原因导致无法用液力投捞方式时,也可用钢丝将配水器捞出。该管柱现场已应用20 余口井, 推广应用规模正在进一步扩大。二.分层采油技术 分层注水控制了高渗透层的注水量, 加强了低渗透层的注水量。为了保持注采平衡, 采油井也必须采取相应的分层采油技术。油田进入高含水期开采后,高渗透油层几乎都成为了高含水层, 中、低渗透层及低和特低渗透层投入了开发, 分层采油技术除了要充分发挥中、低渗透层的生产能力外, 在很大程度上要更多地应用分层堵水技术。大庆油田分层采油管柱根据配产器结构和配产工艺分为以下5 种类型。 1 KQS2110 配产器 625 型空心配产器 分层采油管柱 该管柱由水力挤压封隔器与KQS2110 配产器等组成, 在13917mm 套管井中利用6315mm 油管采油时, 配产器最多可下5 级。由于挤压式封隔器胶筒是靠锥体挤压的过盈实现密封的, 对套管内径的适应性较差, 对不同内径的套管需要更锥体, 影响一次下井成功率。该管柱在油田中、低含水期曾广泛使用,规模达1 200 口井以上, 封隔器一次下井成功率在80 %左右。 2 双管多级分段采油管柱 该管柱由双管采油树、主管和副管组成, 主管上有连通器、封隔器工作筒和筛管等井下工具, 在工艺上可做到分层测试、化学清蜡。它适应于油层压力差别大、层间干扰严重的油井, 可以分采34 个层段。由于该管柱作业工艺复杂、施工难度大, 3811mm 油管对产液量高的油井摩阻损失过大等原因没有大面积推广。 3 KPX2113 配产器 635 型偏心配产器 分层采油管柱 该管柱由压缩式封隔器和偏心配产器等井下工具组成, 它是针对KQS2110 配产器分层采油管柱不能细分、对套管内径变化适应能力差, 难以满足油田进入中、高含水期开发需要而研究成功的。其特点是偏配产器级数不受限制, 可以用钢丝任意投捞各层段堵塞器更换油嘴, 对套管内径适应m , 下井一次成功率可达90 %以上。油田进入高含水期机械采油阶段后, 该分层采油管柱发展成了整体式堵水管柱和丢手式堵水管柱2 大类, 目前仍是油田广泛应用的重要机械堵水管柱。 4可钻式封隔器插入堵水管柱 该管柱主要由可钻式封隔器和插入管柱等组成,插入管柱由插入密封段及插入油管、连通器等组成。可钻式封隔器可以任意多级使用, 将其由下到上逐级下入至生产层段与堵水层段之间的隔层位置坐封丢手, 通过调整插入管柱结构实现分层堵水。当堵水层位介于2 个生产层中间时, 插入管柱以光管通过实现堵水; 堵底水时, 利用可钻式封隔器延伸工作筒与丝堵实现堵水。该管柱具有承压高、功能多、寿命长、可多级使用等优点, 但如果要改变封隔器位置时, 只能钻铣,工作量大。它特别适应于封堵层系、堵底水和成片套变地区新井完井等。目前, 油田已应用200 余口井,且推广规模还在不断扩大。 5井下开关式可调层分层堵水管柱 “八五”期间, 油田已进入高含水开发后期, 根据“稳油控水”的需要, 堵水工作量逐年增大。由于经常出现同井多层高含水, 确定堵水目的层的难度越来越大, 为了保证堵水效果, 对堵后无效或低效井进行堵层调整是必要的。但是, 在抽油机或电泵举升井中对偏心配产器等常规堵水管柱进行堵层调整时, 必须起下管柱, 费工、费时, 影响生产。为此, 在“八五”后期又进行了井下开关式可调层堵水管柱的研究, 形成了滑套式可调层堵水管柱和液压开关可调层堵水管柱2 种类型的井下开关式可调层堵水管柱。这种既可找水, 又可堵水的多功能可调层堵水技术, 将成为大庆油田“九五”期间机械堵水的龙头技术。滑套式可调层堵水管柱主要由Y445 3 2114封隔器、Y3412114 封隔器和KHT290 配产器井下套开关 和丢手接头等组成。滑套开关可多级使用, 需要调层时, 从油套环空下入电动开关控制器或机械式移位开关器来改变井下滑套开关的工作状态,实现对任意一个层段的开关, 可以反复调层。在油井正常生产条件下, 采用地面计量和取样化验含水方式, 可以逐层获得产液和含水资料, 找出高含水高产液层进行封堵。该管柱在13917mm 套管井中, 适应泵外径不大于90mm 的抽油机井。液压开关可调整堵水管柱由丢手接头、Y3412114 封隔器和液压开关器等组成, 它通过从油套环形空间加液压来改变液压开关的工作状态, 达到调整堵层的目的。调层具有不可逆性, 一趟管柱只能进行一次调层。因此, 应用该管柱堵水时, 在堵前要进行细致的测试找水和生产动态分析。该技术具有不压井作业、工艺简单、施工费用低等优点。如何实现分层采油及其意义一.如何实现分层采油 因此,就需要设计一个抽油系统,实现分层采油。分层有杆抽油系统彻底解决了多层系、非均质构造油田的层间干扰问题,达到了适度开采高压高含水层,同时充分发挥低压、低渗透、低含水层的生产潜力,延长油田稳产期,提高油田整体经济效益的目的。此系统可以很好的完成分层采油。分层有杆抽油系统由抽油机、实心抽油杆、空心抽油杆、空心泵、管式泵、调距式封隔器、油管、套管及附件组成。 两层分采同步抽油技术是采用封隔器分隔油井内的不同油层,封隔器上下分别采用空心抽油泵和普通抽油泵,中间用抽油杆连接,同时抽采两个油层,能够有效地避免不同压力系统的干扰,提高油井产量。油井生产时,下部油层所产的原油由管式抽油泵抽采,经抽油杆、空心抽油泵从分采泵的上凡尔流到油管进而被抽至地面,上部油层所产的原油,则由对应的空心抽油泵抽采,从而实现两油层在压力系统上互不干扰、在油井上实现不同油层单独抽采的目的。二.分层采油的意义 1. 经过30 多年的发展,分层开采技术已形成技术系列, 满足了不同开发阶段分层开采的需要, 在油田长期持续高产稳产中发挥了关键作用。随着油田开发的不断发展, 机械分层开采技术也将不断发展与完善。 2.液力投捞细分注水管柱采用配水器与封隔器一体化结构, 一个配水器分注3 个层段, 使分注层间隔层可降至110m ; 采用液力投捞方式进行水嘴调整和测试, 一口井测调时间可比偏心配水管柱减少85 %以上, 一次下井可同时测得各层系的分层指示曲线、压力降落曲线等, 这是分层注水技术的重大突破。 3.井下滑套开关可调层堵水管柱具有找水和堵水双重功能, 堵水层位可任意反复调整, 有利于提高堵水成功率, 将是高含水后期油田机械细分堵水的一项重要技术。 4. 两层分采同步抽油技术,可以极为有效地解放层间矛盾中的低压油层。 5 .该技术结构设计合理、现场施工简便、成本费用低廉、经济效益极为显著,而且,适用范围广泛。 6. 该技术为我国的油田开发提供了一种新的采油方法。对经济、高效地开采具有层间矛盾低渗透油田,具有重要的现实意义。 7 .进一步研究选井选层方法,可以大大提高施工效率和采油效果。 整体设计方案的提出及选择整体方案的提出 为了适用油田分层开采工艺技术发展的需要,对分层机械采油技术的改进和完善,我们就要设计一个既能满足分层采油达到很好技术要求和采油的充分,又要使整体方案合理优化。这就要求我们大量阅读有关资料,收集各方面的关于这方面的好的技术,进而设计出一个好一点的方案。 分层开采工艺不但在保证油田开发方案的全面、有效的实施中发挥了关键作用, 而且为不断深化研究油藏、认识油层获得准确资料, 为提高油田开发水平创造了条件。如何实现分层开采,分层有杆抽油系统彻底解决了多层系、非均质构造油田的层间干扰问题,达到了适度开采高压高含水层,同时充分发挥低压、低渗透、低含水层的生产潜力,延长油田稳产期,提高油田整体经济效益的目的。分层有杆抽油系统由抽油机、实心抽油杆、空心抽油杆、空心泵、管式泵、调距式封隔器、油管、套管及附件组成。因此,我们要分别对抽油杆、抽油泵、封隔器进行选取和设计。各部件的初步选取 一.抽油杆的设计和选取 抽油杆是有杆抽油设备的重要部件,它将抽油机的动力传递给井下抽油泵.抽油杆的疲劳强度和使用寿命决定和影响了整套抽油设备的最大下泵深度和排量。 抽油杆柱是由数十根或数百根抽油杆通过接箍连接而成,上经光杆连接抽油机,下接抽油泵的柱塞,其作用是将地面抽油机驴头悬点的往复运动传递给井下抽油泵。因此,抽油杆的选取要满足拉伸要求。 二.抽油泵的设计和选取 有杆抽油泵分为管式泵和杆式泵两大类。通常,对于符合抽油泵标准设计和制造的抽油泵称标准抽油泵或常规抽油泵,而具有专门用途的,如防沙、防气、抽稠油等,或具有与标准结构或尺寸不同的抽油泵称特殊用途的抽油泵或专用抽油泵。 为了实现分层采油,设计的泵要满足要求设计成组合式泵。上层用杆式泵来实现,下层用管式泵来实现。并用封隔器来进行封隔来实现分层采油。 杆式泵因为是将整个泵随抽油杆柱下入油管的预定位置固定,故又称之为“插入式泵”。因在抽油的时候泵筒固定,而柱塞上下移动,所以杆式抽油泵为定筒式顶部固定杆式泵。 这种泵的柱塞经阀杆与抽油杆柱连接,并作上下运动。由泵顶部的固定支承装置将泵筒固定在油管内的预定位置上。这种固定方式是杆式泵最常用的。它不仅使用可靠,而且还具有下列优点:在柱塞运动时可将锁紧装置四周的砂子冲掉,防止砂卡,是起泵作业容易;泵筒可绕顶部锁紧装置这个支点摆动,所以在斜井中下泵时,泵筒和油管都不会损坏;在固定位置深度相同的情况下,泵的沉没度比底部固定的杆式抽油泵更大,所以更适合在低产井和低液面井中使用;顶部固定位置使泵本身具有气锚作用,可在含气较多的油井中使用。 管式抽油泵具有结构简单,成本低;泵筒壁厚较厚,承载能力大;在相同的油管尺寸下,可安装的管式抽油泵直径比杆式泵大,因而排液量也大;对于产液量更大的油井,还可通过脱接器安装泵径大于油管内径的管式抽油泵等优点,所以在我国的到广泛的应用。 管式抽油泵一般是随油管现将泵筒下到设计好的泵挂深度处,然后随抽油杆将柱塞下入泵筒内,在起下泵筒作业时,它需要起下全部油管,非生产时间较长,修井作业费用高,所以管式抽油泵在浅井或中深井中使用。对于大庆的井深在一千米左右可以用管式泵。三.调距式封隔器的设计和选取 调距式封割器要满足调距的要求,就是在抽油的时候保证油管的伸缩量在封隔器的调距范围内,在油管抽油时上下伸缩而使封隔器固定不动。封隔器的要实现自由坐封、解封。可以重复使用。为了减免对套管的卡坏,我设计的封隔器由支撑爪来代替卡瓦,用支撑爪卡在套管的接箍上,并用油管实现坐封。原理如下:我的封隔器联在油管的下端下放深度在一千米左右,利用卡块来找坐封的位置,找到位置后上提油管使卡块把剪钉剪断使支撑爪支出。然后在下放油管使支撑爪卡在套管的接箍上,用油管的重量来坐封,油管的重量在6吨左右可以实现坐封,解封的时候只需上提油管,带锥形支撑爪在碰到套管壁时自动缩到缩紧套里,实现解封。 封隔器的设计封隔器的介绍 一、油气田封隔器分类及型号编制方法 下列标准适用于油气田封隔器分类及型号编制。 1.封隔器分类 1.1分类方法 按封隔器封隔件的工作原理分类。 1.2分类 1.2.1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。 1.2.2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。 1.2.3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。 1.2.4扩张式:一定压力的液体,作用于封隔件内腔,使封隔件直径扩大以实现密封的封隔器。 2.封隔器型号编制 2.1按封隔件分类代号、封隔器支撑方式代号、坐封方式代号、解封方式代号及封隔器钢体最大外径五参数依次排列,进行型号编制。 分类代号 支撑方式代号 坐封方式代号 解封方式代号 钢体最大外径 2.2代号说明 2.2.1分类代号:用分类名称第一个汉字的汉语的汉语拼音大写字母表示,方法应符合表1-1规定。 表 1-1 分类名称 自封式 压缩式 楔入式 扩张式 分类代号 Z Y X K 2.2.2支撑方式代号:用阿拉伯数字表示,方法应符合表1-2规定。 表 1-2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 1 2 3 4 5 2.2.3坐封方式代号:用阿拉伯数字表示,方法应符合表1-3规定。 表 1-3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 1 2 3 4 5 2.2.4解封方式代号:用阿拉伯数字表示,方法应符合表1-4规定。 表1-4解 封 方 式 名 称提放管柱 转管柱 转铣 液压 下工具解 封 方式 代 号 1 2 3 4 5 2.2.5钢体最大外径:用阿拉伯数字表示,单位为mm。 2.2.6应用本标准时,可将油田名称加到封隔器型号的前面,特殊用途加到封隔器型号的后面。型号标准仍按2.1。 二、油气田封隔器通用技术条件 本标准适用于油气田封隔器。 1.名词、术语 1.1封隔件:直接起封隔井内工作管柱与井筒内壁环形空间作用的封隔器部(零)件。 1.2坐封:按给定的方法和载荷,使封隔器始终处于工作状态。 1.3解封:按给定的方法和载荷,解除封隔件的工作状态。 1.4稳压:在不补充压力和改变工作条件的情况下,将已建立的流体压力,保持在规定范围内。 1.5坐封载荷:封隔器坐封时所需的外载荷。 1.6解封载荷:封隔器解封时所需的外载荷。 1.7换向疲劳:封隔器坐封后改变工作压差方向的反复次数。 2.封隔器基本参数 2.1工作压力 工作压力的数值应从表1-5给出的系列中选取。 表1-5 单位:压力 7 10 15 20 25 35 50 70 100 2.2工作温度 工作温度的数值应从表1-6给出的系列中选取。 表1-6 单位:温度 55 70 90 120 150 180 300 370 2.3钢体最大外径 钢体最大外径的数值优先于数据表中。 2.4钢体内通径 钢体内通径的数值优先于数据表中。 3.技术条件 3.1材料 3.1.1生产封隔器用的材料,须符合图纸要求,如需其他材料代用,必须取得设计或使用单位的同意。 3.1.2生产分割器用的材料,如有出厂检验合格证,每批应抽样进行理化试验;如无检验合格证,每批抽25%进行理化试验,试验结果必须符合有关国家标准、专业标准方可使用。3.1.3生产封隔器用的管材,必须选用无缝钢管,并按YB231-70无缝钢的规定选用。 3.2加工 3.2.1锻件按SY/JQ252-31锻件通用技术条件加工。 3.2.2钻杆螺纹按GB9253.1-88标准加工。 3.2.3油管螺纹按GB9253.3-88标准加工。 3.2.3热处理件和锻件加工的重要零件,须100%进行探伤。 3.3组装 3.3.1组装封隔器用的部(零)件,必须是检验部门检验之后的合格件。 3.3.2封隔器的关键性零件,组装时必须按图纸复检。 3.3.3采用橡胶件应符合有效期要求。有效期规定自厂家成品完工记录之日算起为一年半。 3.3.4组装封隔器应先清除毛刺、铁屑、和脏物,对连接螺纹,应涂丝扣油。 3.3.5密封圈组装后外径(内径)与配合孔(轴)的圆度不大于0.2mm,并不得扭曲。 3.3.6全部组装过程必须符合设计要求。 3.3.7端部螺纹应戴护丝。 4.试验方法 4.1 性能参数测定 4.1.1 测定条件 a.温度:常温; b.介质:水; c.设备:试压泵、试验罐、短套管、管钳、封隔器、专用工具和一般量具等。 4.1.2测定内容 a.扩张压力:见HG4-14121-81油气田用扩张(KZ)式封隔器胶筒附录1和附录2; b.偏心:见HG4-14121-81附录1和附录2; c.突出:见HG4-14121-81附录1和附录2; d.残余变形:见HG4-14120-81油气田用扩张(KZ)式封隔器胶筒附录1和附录2;HG4-14121-81附录1和附录2。 e.坐封载荷 液压坐封:为中心管内压,即试压泵表压,单位MPa; 轴向压力坐封:指作用于封隔器上接头的轴向压力,单位:N; 转动坐封:指作用于封隔器上接头的扭矩,单位:N?m。 f.压缩距:按下式计算 式中 g.解封载荷:同本标准3.1.2中e项。 4.2常温试验 4.2.1试验条件 同本标准3.2.2试验内容 4.2.2试验内容 a.坐封合格率:以同一套封隔器作坐封试验,连续进行5次,成功次数与5次之比,用百分数表示。 b.密封合格率:以同一套封隔器作密封试验,连续进行5次,成功次数与5次之比,用百分数表示。 c.解封合格率:以同一套封隔器作坐封试验,连续进行5次,成功次数与5次之比,用百分数表示。 d.强度性能试验:给封隔器中心管内加1.21.5 倍额定工作压差,稳压5min后放压,再同时给封隔器中心管内和上方加1.21.5倍额定工作压差,稳压5min后解封起出,要求钢体不变形,零件不损坏为合格。 4.2.3试验步骤 a.将组装合格的封隔器一套装入试验罐内。 b.接好管线。 c.向封隔器加给定载荷,进行坐封,如只试坐封载荷和坐封合格率,即可解封起出。 d.向封隔器加给定工作压差,稳压5min后放压,试验其密封性。如继续提高工作压差,即可进行强度性能试验。 e.向已坐封的封隔器加给定载荷进行封隔器解封。 f.起出坐封器,分析试验情况,计算坐封、解封和密封的合格率。 4.3加温试验 4.3.1试验条件 a.温度:设计要求。 b.介质:按设计要求 c.设备:试压泵、加温试验罐、管钳、封隔器专用工具和一般量具。 4.3.2试验内容 模拟封隔器在井下工作的温度和压差进行密封可靠性试验。 4.3.3试验步骤 a.将组装合格的封隔器一套装入加温试验罐内。 b.将介质加温至规定温度,并进行自由浸泡。 c.向封隔器加坐封载荷进行坐封。 d.向封隔器上方加给定工作压差,稳压至规定时间后放压。 e.向封隔器下方加给定工作压差,稳压至规定时间后放压。 f. 按要求重复d和e两步试验。 g.向封隔器加解封载荷,进行密封。 h.起出坐封器,录取基本参数和性能参数数据。 4.4录取资料要求 4.4.1试验表格机试验报告中的数值、符号、代号、公式、图样、表格、标点符号和简化汉字均须符合GB1.1-81标准化工作导则编写标准的一般规定。量和单位均须符合GB3101-82 有关量、单位和符号的一般原则规定。 4.4.2扩张式封隔件的封隔器按附录A中表A-2和标A-3填写资料。 4.4.3压缩式封隔件的封隔器按附录A中表A-1和标A-4填写资料。 4.4.4合格证按附录B中表B-1、表B-2、和B-3填写资料。 4.4.5每批试验均应写出试验报告。 5.检验 5.1组装试验合格的封隔器必须附有产品合格证。 5.2钢体无变形、封隔件无外伤。 5.3压缩式封隔器必须检验坐封载荷、压缩距、解封载荷和残余变形,各项数据均不得超过规定。 5.4扩张式封隔器必须检验扩张压力、偏心、突出和残余变形,各项数据均不得超过规定。 5.5批量组装合格的封隔器抽样百分之二,如批量小于30套则抽试一套,测试基本参数、性能参数和进行常温试验。各项指标均须百分之百合格。如不合格。双倍抽试,如再有一套不合格,则此批封隔器必须重新组装。 5.6封隔器内径用通经规检查,通经规长度为800mm ,直线度为0.008mm,圆柱度为,通径规应优先从表1-9系列中选用。内通径 46 50 55 58 62 76通径规 直径 5.7在使用中,若需要剖析封隔器在工作温度下的密封可靠性,应进行加温试验,如不合格,暂停使用该批产品。 6.使用 6.1使用封隔器时,必须检查合格证,并存档。 6.2封隔器不得超有效期使用。 6.3封隔器下井时,如井况不清,必须通井。 6.4起下封隔器,必须装指重表或拉力计。 6.5封隔器下入井内位置必须符合井下管柱结构图的设计要求。 6.6封隔器管柱的连接螺纹必须涂丝扣密封脂。 6.7封隔器下井速度不得超过1.01.2,且操作平稳。 6.8必须按使用说明书要求使用封隔器。 6.9封隔器下井深度,一律以封隔件上端面为基准。 7.标志、包装、运输和储存 7.1标志:封隔器外圆柱表面应车标记槽,槽面上用钢字打上型号和钢体号。 7.2包装:封隔器在本油田范围内使用,才用保护性包装。外运其他油田使用,应有包装箱。每箱不超过4个,并互相隔开,箱内应有使用说明书和合格证。 7.3运输:封隔器在装卸和运输时,严禁磕碰和避免雨淋。 7.4储存:应将检验合格的封隔器置于封隔器工具架上,不得重叠、日晒、雨淋,严禁接触酸、碱、盐等腐蚀性物质,并离开热源1m以外。调距式封隔器的设计一.调距式封隔器的原理阐述和方案的确定 1.调距式封割器原理的阐述 我所设计的封割器要满足调距的要求,就是在抽油的时候保证油管的伸缩量在封隔器的调距范围内,在油管抽油时上下伸缩而使封隔器固定不动。封隔器的要实现自由坐封、解封。可以重复使用。为了减免对套管的卡坏,我设计的封隔器由支撑爪来代替卡瓦,用支撑爪卡在套管的接箍上,并用油管实现坐封。原理如下:我的封隔器联在油管的下端下放深度在一千米左右,利用卡块来找坐封的位置,找到位置后上提油管使卡块把剪钉剪断使支撑爪支出。然后在下放油管使支撑爪卡在套管的接箍上,用油管的重量来坐封,油管的重量在6吨左右可以实现坐封,解封的时候只需上提油管,带锥形支撑爪在碰到套管壁时自动缩到缩紧套里,实现解封。 2.调距式封隔器方案的确定 为了实现调距和封隔并满足分层采油,在以前的封隔器的参考下,我提出了以下方案。调距部分是在油管和封隔器主体部分加一个带有凹形槽的在油管的上下运动的时候而封隔器固定不动。 2.1封隔器主要由4 部分组成 2.1.1坐封解封部分 由上接头、轨迹中心管、扶正体、调节环、限位套、销钉等零件组成; 2.1.2密封部分 由上胶筒座、胶筒、隔环、中胶筒、下胶筒坐等零件组成。 2.1.3锚定部分 由上锥体 、支撑爪 、卡块 、锁紧套、下锥体等零件组成。 2.1.4辅助解封部分 由外中心管 、“O”型胶圈、密封阀组成。 2.2 工作原理 2.2.1 封隔器的坐封过程 坐封 在作业施工时, 将该封隔器串接于油管上,并按设计要求连同其它下井工具一同入井到位,卡块找到位置后上提油管使卡块把剪钉剪断,支撑爪支出来,下放油管使支撑爪卡在套管接箍上,上接头、中心管、调节环和油管一起下行,限位套固定,与此同时,上、下端胶筒在压缩力作用下,上、下楔形圈分别楔入膨胀环内,使膨胀环作径向扩张贴紧套管内壁,将胶筒座与套管间环形间隙罩住,直至胶筒完全压缩封隔油套环空。油管压下后不再提起,使胶筒无法回弹。 2.2.2 封隔器的解封过程 解封 首先上提管柱,右旋管柱使封隔器转动1/ 4 圈,在保持正旋扭矩的情况下,保持封隔器负荷6 KN 左右,上提管柱,封隔器的扶正体、摩擦块及锚定坐封系统相对套管固定,轨迹中心管上行,打开密封旁通阀,等待几分钟,使封隔器上下压力平衡,继续上提,支撑爪碰到套管在摩擦力的作用下缩回锁紧套内。继续上提管柱封隔器一起上行,实现解封。 2.3主要技术参数 封隔器型号: 251-5 最大外径:114 mm 最小内径:62 mm 总长度: 1956 mm