常用井下工具原理与用途ppt课件

采气厂技术中心,常用井下工具结构、原理及用途,1,汇报内容,控制工具,分层工艺管柱,封隔器,前言,2,前言,井下工具是油田生产作业、增产措施不可缺少的元素。它可实现对不同油水气层封隔、管柱开关、丢手以及打捞等作业，是满足注水、堵水、酸化压裂、采油气各种工艺要求的必要工具。,3,井下工具浏览,分层注水工具,4,井下工具浏览,机械堵水工具,5,井下工具浏览,酸化压裂工具,6,井下工具浏览,机械采油配套工具,其它配套类工具,油管锚定类工具,抽油杆柱防断脱系列工具,7,汇报内容,控制工具,分层工艺管柱,封隔器,前言,8,封隔器：具有弹性密封元件，以此封隔环空，隔绝产层，以控制产（注）液，保护套管的井下工具。主要包括密封、锚定、扶正、坐封、锁紧、解封六大部分组成。,定义,封隔器,9,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。坐封：按给定的方法和载荷，使封隔器处于工作状态。解封：按给定的方法和载荷，解除封隔件的工作状态。,名词、术语,封隔器,10,封隔器,Y,3,4,1,根据SY/T5105-1997油气田用封隔器分类及型号编制方法，按封隔器封隔件的工作原理分类，封隔器命名如下：,11,1、支撑式封隔器,1）Y111封隔器,用途：用于分层试油、采油、找水、堵水和酸化。不仅可单独使用，还可与卡瓦式封隔器或支撑卡瓦配套使用。工作原理：坐封：按所需坐封高度下放管柱。下接头与尾管连接，以井底或下部支撑卡瓦为支点，管柱重量下压，剪断坐封销钉，压缩胶筒下行，使胶筒膨胀坐封，密封油套环形空间。解封：上提管柱解封。主要技术参数工作压差：35MPa工作温度：120坐封载荷：60-140kN,12,2、水力扩张式封隔器,1）K344封隔器,用途：注水、酸化压裂等作业。工作原理：坐封：向油管内打压，液体经滤网罩，下接头的孔眼进入中心管的水槽，充满胶筒的整个空间，当油管内外压差达到封隔器坐封压力时胶筒胀大，从而密封油套管的环形空间。解封：泄掉油管内的压力，胶筒依靠本身的弹力回缩原状，即可解封。主要技术参数工作压差：50MPa工作温度：120,13,2）K341封隔器,工作原理：坐封：投球将起坐销钉剪断，滑套打掉，推动活塞压缩弹簧下行，膨胀胶筒使封隔器坐封，停泵后活塞在弹簧的作用下关闭，坐胶筒一直处于膨胀状态。解封：上提管柱，中心管上行与活塞处于不密封状态，胶筒内液体排出，解封。主要技术参数工作压差：35MPa工作温度：120,2、水力扩张式封隔器,14,1）Y341堵水封隔器（原752-7）,用途：用于卡堵水。工作原理：坐封：由油管打压，坐封活塞上行，锁套与坐封活塞一起上行压缩胶筒坐封。卡簧卡在锁套的齿上防止胶筒弹回。解封：上提管柱，拉断连接栓，使锁套和坐封活塞一起下行解封。主要技术参数：工作压差：35MPa；工作温度：120；解封负荷：25kN,752-7型封隔器示意图,3、水力压缩式封隔器,15,2）Y341堵水封隔器,用途：用于卡堵水。工作原理：坐封：管柱内蹩压，活塞推动下胶筒座上行，压缩胶筒坐封，同时锁套入锁，锁紧外套，防止胶筒回弹。打上压时，两级平衡活塞平衡一定的下压力，从而提高封隔器的耐上压性能。解封：上提管柱，剪断解封销钉，解封。主要技术参数工作压差：35MPa工作温度：150坐封载荷：20kN,3、水力压缩式封隔器,16,3）Y341注水封隔器,用途：用于注水。工作原理：坐封：管柱内蹩压，活塞推动下胶筒座上行，压缩胶筒坐封，同时锁套入锁，锁紧外套，防止胶筒回弹。反洗时，通过内外中心管通道推开下部活塞套，进行反洗。解封：上提管柱，锁环失去支撑解锁解封。主要技术参数工作压差：50MPa工作温度：150坐封载荷：30kN,3、水力压缩式封隔器,17,3）Y341注水封隔器,3、水力压缩式封隔器,18,4）Y341酸化压裂封隔器,用途：用于酸化压裂。工作原理：油管内憋压,上部反洗活塞密封反洗通道,下部的活塞上行压缩胶筒坐封，锁套与锁环相互锁紧;反洗井时,液流推开反洗活塞进入内外中心管之间的通道,实现反洗;解封时,直接上提管柱解封。主要技术参数工作压差：60MPa工作温度：150解封载荷：30kN,上接头,反洗活塞,内中心管,外中心管,活塞,锁环锁套,3、水力压缩式封隔器,19,5）Y344酸化压裂封隔器,用途：用于酸化压裂。工作原理：油管内憋压,上部反洗活塞密封反洗通道,下部的活塞上行压缩胶筒坐封;泄压后封隔器自动解封。主要技术参数工作压差：60MPa；工作温度：150,3、水力压缩式封隔器,20,6）Y341自验封堵水封隔器,用途：用于堵水。工作原理：Y341自验封堵水封隔器低压坐封，上提解封，耐高温高压，双密封结构设计，坐封验封同时进行，封隔器验封简单、直观、明了。主要技术参数工作压差：50MPa；工作温度：135,3、水力压缩式封隔器,21,7）Y341集成分层注水封隔器,用途：用于细分层注水。工作原理：注水时，注入水经过Y341集成分层注水封隔器（PSF偏心配水封隔器）两个进水孔，分别通过堵塞器上两只水嘴，对两个注水层进行注水。测试时，集流皮碗正好卡在配水封隔器中心孔内起到集流作用，集流密封部分为桥式结构，则可直接同时进行测取两层的各单层注水量、压力、温度。同时不影响下级注水。,3、水力压缩式封隔器,22,1）Y211封隔器,用途：用于采油、卡堵、找水、分层试油、酸化压裂。工作原理：按所需高度上提管柱后下放管柱，由扶正器沿中心管轨迹槽运动，使轨迹销钉从原来短槽到坐封位置时的长槽上死点，从卡瓦被锥体撑开卡在套管壁上。同时在一定管柱重量作用下压缩胶筒密封油套环形空间。上提管柱解封。主要技术参数工作压差：35MPa；工作温度：135；坐封载荷：80-120kN,4、卡瓦式封隔器,23,2）Y221封隔器,用途：用于采油、卡堵、找水、分层试油、酸化压裂。结构：如图所示。工作原理：封隔器下入位置后，轨道销钉在“J”型轨道槽的上死点，地面右旋油管柱，由于摩擦块与井壁间的摩擦力，保证油管右旋时扶正器不动，从而使轨道销钉顺利滑出“J”型轨道槽。继续下放管柱，卡瓦被锥体撑开卡在套管壁上。同时在一定管柱重量作用下压缩胶筒密封油套环形空间。上提管柱解封。主要技术参数工作压差：35MPa；工作温度：150坐封载荷：80-120kN,4、卡瓦式封隔器,24,3）Y241封隔器,用途：用于卡堵、找水、酸化压裂。工作原理：油管内蹩压，座封活塞上行推动卡瓦锚定部分上行并压缩胶筒，实现座封和锚定，同时锁紧机构进入锁紧状态。反洗井时，套管液经上外套开孔流道进入，推动反洗活塞上行，打开反洗通道，完成反洗井工艺；解封时，上提管柱实现封隔器的解封。主要技术参数工作压差：60MPa；工作温度：150解封负荷：30-50kN,4、卡瓦式封隔器,25,3）Y241封隔器,工作原理：油与水力锚一体，原理同上，可防止Y241上接头扣受力变形甚至断裂。,4、卡瓦式封隔器,26,4）Y441封隔器,用途：用于采油、卡堵、找水、分层试油、酸化压裂。工作原理：坐封：封隔器下入井内,油管内加液压,液压力推动下活塞、上锥体下行,将卡瓦撑开锚定在套管上;同时,上活塞产生的液压力同时作用于胶筒,压缩胶筒密封油套环空;坐封过程的同时,锁紧机构步进锁紧,防止胶筒及卡瓦回弹。上提管柱解封解卡。主要技术参数工作压差：35MPa；工作温度：150；解封负荷：30-40kN,4、卡瓦式封隔器,27,5）Y453永久式封隔器,用途：用于高压注水、堵水采气、封堵底层等施工作业。工作原理：坐封时，向油管内投钢球，打压推动三级坐封活塞下移，剪断坐封销钉，继续提高压力，坐封工具推动上卡瓦、上锥体下行，同时压缩胶筒，到额定坐封压力时实现封隔器的坐封坐卡。解封：下入平底磨鞋进行钻铣，即可实现封隔器解封。主要技术参数：工作压差：50MPa；工作温度：150,4、卡瓦式封隔器,28,6）可取式桥塞,用途：用于压裂、堵底水等施工作业。结构：如图所示。工作原理：坐封：油管内打压，助座器两级活塞带动外套下行，推动上胶筒和上锥体下行，同时助座器锁紧机构解锁，使下中心管上行，带动下胶筒和下锥体上行，使上、下胶筒坐封，双向卡瓦坐卡。继续提高压力，剪断丢手销钉，上提管柱实现丢手。解封：下入打捞工具，打捞矛进入打捞筒中，上提管柱剪断解封销钉，使锁块解锁，继续上提，卡瓦回收，桥塞解卡、解封。主要技术参数工作压差：60MPa；工作温度：150,4、卡瓦式封隔器,29,控制工具,分层工艺管柱,封隔器,前言,汇报内容,30,1、锚类,1）水力锚,工作原理：从油管内加压，靠液力作用压缩弹簧，使锚爪伸出，卡在套管壁上，起到锚定管柱的作用；放掉管柱内压力，锚爪在弹簧的作用下收回解卡。,31,2）水井双向锚,工作原理：油管内加液压，推动活塞上行，下锥体推动双向卡瓦撑出锚定在套管壁上，同时锁紧机械锁紧防止卡瓦收回；解卡时上提管柱，剪断解卡销钉，使水井双向锚解卡。,1、锚类,32,3）管柱拉拔器,工作原理：从油管内打液压，液压锚锚爪张开，在套管壁上建立支点。同时，压力液通过上、下部中心管上的传压孔推动两级活塞产生向上的推力，带动下部中心管向上移动。,1、锚类,33,4）油管锚,工作原理：油管锚主要用于深抽管柱的锚定，对管柱施加预拉张力，以消除其纵向伸缩及弯曲，平均提高泵效可以达到10%以上，降低抽油机能耗，减轻抽油杆与油管之间的摩擦，减少杆管断脱和漏失，延长检泵周期，增产降耗显著。,1、锚类,34,5）螺杆泵油管锚,工作原理：螺杆泵油管锚主要用于锚定螺杆泵生产管柱，以消除管柱的径向旋转，防止油管脱扣。,1、锚类,35,2、开关类,1）压裂滑套,工作原理：施工时,投球后，油管内憋压剪断销钉,活塞打开,压裂液即可喷出进行压裂。,36,2）定压滑套,定压喷砂器结构示意图,工作原理：施工时,油管内憋压剪断销钉,活塞打开,压裂液即可喷出进行压裂。,上接头,销钉,活塞,下接头,2、开关类,37,3）单流阀,工作原理：油管内打压时，堵塞器坐于主体台阶上，起到密封作用，反向循环流井时，堵塞器压缩弹簧，使通道打开，实现反向洗井。,2、开关类,38,4）多功能分酸器,多功能分酸器结构示意图,工作原理：投球蹩压，打掉滑套芯子使压裂（反洗）通道打开，可进行酸压以及反洗施工。上提管柱解封，锁块滑入中心管内，从而使上接头与中心管脱离，补偿机构打开，实现逐级解封功能，反洗通道在弹簧作用下自动关闭，不影响对下部管柱反洗井。,上接头,滑套芯子,锁块,球,弹簧,中心管,下接头,2、开关类,39,5）单向阀,工作原理：正常情况时，单向阀处于关闭状态，如要打开单向阀需下入插入管柱，达到额定插入力时，可打开单向阀通道，如需要关闭单向阀时，取出插入管柱，阀扭簧的弹力处关闭，可以防止井中液体返吐。,2、开关类,40,6）YKG型液压开关器,通过地面向套管加液压控制开关状态，并且始终处于正向关闭，防止地面液体进入地层产生污染。,2、开关类,41,7）反循环压井洗井开关,工作原理：施工时,投球杆后，油管内憋压剪断销钉,活塞打开,实现油套连通。,2、开关类,42,8）替酸器,用途：用于井下酸化压裂管柱替前置液。工作原理：油管内加液压主要技术参数阀门开启压力：0.5-0.7MPa,2、开关类,43,9)KPS-110滑套喷砂器,该工具由上接头、外套、芯管、销钉组成；主要用于分层酸化、压裂井的分层控制，与深井压裂封隔器配套使用。,工作原理：施工时，投入适当的钢球至芯管上部球座处，油管内蹩压20MPa剪断销钉，芯管下落，压裂液即可由外套长槽处喷出进行压裂。,2、开关类,44,10)KGF-94割缝喷砂器,该工具由坐封球座、割缝管、挡球孔板、下接头组成；主要用于压裂、酸化施工配套，作油套管通道开关。,工作原理：施工时，投入适当的钢球至坐封球座处，油管内蹩压15MPa坐封封隔器后，继续蹩压20MPa剪断销钉，球座下落至挡球孔板处，从而打开了工作液通道，工作液即可由割缝处喷出。,2、开关类,45,11)负压酸化排酸装置,该工具由上下接头、外套、密封圈、钢球和喷嘴总成组成；主要用于一趟管柱对地层堵塞的油水井进行物理和化学的地层处理，提高酸化效果，并且可以快速排酸，避免酸化的二次沉淀，强负压吸水井冲砂时使用该装置也可取得较好效果。,工作原理：酸化措施前，从套管泵入工作液经负压酸化排酸装置，在井底产生负压，使近井地带得到清洗和疏通。酸化时，能使酸液进入更深的反应带，提高了酸化的深度和厚度。酸化反应后，从套管泵入工作液，负压酸化排酸装置在井底再次产生负压，使地层内的残酸及反应物及时排出地层，避免地层的二次伤害，提高酸化效果。,2、开关类,46,12)护罩定压凡尔,2、开关类,护罩定压凡尔一是用于油（气）井的压裂喷砂及酸化挤酸作业，实现油井增产的目的，二是造成节流压差，保证封隔器所需的坐封压力。,工作原理:非工作状态时，凡尔在弹簧的弹力作用下关闭，工作时，从油管内投球，泵入高压液体，液压经中心管的孔眼作用于凡尔上，推动凡尔和护罩一起压缩弹簧上行，凡尔被打开，液体经凡尔和油、套管环行空间进到地层。多级使用时，在中心管内需加滑套芯子。,745-6护罩定压凡尔结构示意图1、上接头，2调节环，3、中心管，4、弹簧、5、凡尔，6、护罩，7、滑套，8、凡尔座，9、下接头,47,13)套压凡尔,套压凡尔用于压裂、酸化等施工管串，可实现施工过程中或施工后的反洗井作业。,2、开关类,工作原理:油水井内管串的环空压力大于套压凡尔的开启压力时，凡尔上行，使环空与管串间的通道打开，过流，即可实现反洗井作业。,套压凡尔结构示意图1、上接头，2、调节环，3、垫环，4、弹簧，5、中心管，6、盘根，7、凡尔，8、盘根，9、压套，10、密封垫，11、下接头,48,3、活动接头,1）安全接头,用途：用于压裂管柱遇卡时,正向转动起出上部油管。工作原理：正转油管,上、下接头从梯形扣处分离。,49,2）丢手接头,用途：用于堵水丢手管柱。工作原理：先从油管内投入钢球或球杆，油管内蹩压10MPa，剪断剪钉，使锁爪失去内支撑（此时，油套连通,压力突降）。然后上提油管柱，从而将外套、下接头及其以下管柱丢于井内，其余被起出。主要技术参数最小内径：46mm；销钉剪断压力：710MPa；锁爪拨出力：710KN；,3、活动接头,50,4、其它,1）油管旋转导向扶正器,油管旋转导向扶正器主要技术参数,51,2）油管支撑器,油管支撑器的支撑力（40kN60kN），防止井下管柱长期工作而不产生移位，延长堵水管柱的工作寿命。管柱支撑扶正器依靠强力弹簧片的弹力扶正和支撑井下管柱，安全可靠，不伤害套管，也不会卡死在套管。主要技术指标坐封压力，MPa：15工作压力，MPa：35工作温度，：150解封力，kN：60-80,4、其它,52,3)KZC-114支撑器,该工具由防撞机构、坐卡机构、支撑部分、锁紧机构、解卡机构等五部分组成；主要用于扶正和支撑注水和堵水管柱。不伤害套管，延长注水、堵水管柱的工作寿命。,工作原理：在下井过程中，支撑器与套管间的摩擦力和撞击力可以经过下中心管传给管柱上，而不会出现中途座卡的现象。座卡支撑器时，油管内蹩压，高压水经中心管孔眼作用在双级活塞上，推动其上行，进而推动锥体上行锥开弹簧片紧贴在套管壁上而支撑管柱重量，从而完成座卡动作。座卡的同时，锁套上行与锁环啮合使得弹簧片张开后不能回收，处于支撑状态。解卡时上提管柱解卡。,4、其它,53,4）负压发生器,负压排酸装置采用单向阀和浮动结构，无运动件，性能可靠。可产生较强的负压将酸化沉淀物迅速吸出，避免地层污染。该装置也可用于强负压吸水井冲砂。,4、其它,54,5）液力扶正器,工作原理：液压推动活塞上行，使锥体推动无齿的卡瓦同时坐于套管壁上，实现居中扶正。,4、其它,55,6）伸缩补偿器,工作原理：在施工中由液压推动活塞上行剪断剪钉，解除弹性连接限位，管柱伸缩补偿器在管柱张力作用下内外管发生相对运动而工作，从而达到补偿作用。,伸缩补偿器结构示意图,活塞,上接头,下接头,密封总成,弹性连接,4、其它,56,7)井口试压堵塞器,4、其它,用途：井口试压堵塞器是根据井控要求，针对于大量使用的18-35、28-35型封井器，现场试压使用进行设计攻关而自行研制的一种新型工具。该堵塞器主要应用于封井器与井口设备组装后的整体试压验收，该工具在技术上不但满足封井器试压需要，同时有较好的经济效益和社会效益。,57,8)套管刮削器,4、其它,套管刮削器是用于刮除残留在套管内壁上的水泥块、水泥环、硬蜡、各种盐类结晶或沉淀物、射孔毛刺以及套管锈蚀后所产生的氧化铁等脏物，以便畅通无阻地下入各种井下工具。目的在于提高工具下入和完成作业的成功率。（如封隔器坐封成功率高）,58,9)桥塞,桥塞用于（油）水井堵水、调层、挤酸、试油等施工中，代替打水泥塞，还可用于自喷井、抽油井的不压井作业施工以及高凝井的防污染施工等措施井中,4、其它,59,10)炮眼冲洗器,用途用于射孔后冲洗炮眼，保证孔眼的畅通。技术参数工具总长:1116mm刚体外径:114mm连接扣型:27/8TBG适用套管:51/2皮碗外径:132mm,4、其它,60,控制工具,分层酸化压裂管柱,封隔器,前言,汇报内容,61,分层酸化压裂管柱,1）Y241+桥塞分层酸压管柱,该管柱需先下桥塞堵住下层后再下入酸压管柱进行酸压，再下入桥塞后再下酸压管柱酸压，施工工艺复杂，成本较高