封隔器找漏工艺样本

K344封隔器找漏工艺作者：吴晓芳陈志忠（渤海钻探井下技服管具服务中心）摘要：找漏堵漏是油井恢复正常生产最常用办法工艺之一，封隔器找漏是通过观测压力、流量变化，来判断某段套管串、漏。当前惯用找漏管串构成简朴，施工操作以便，可以精确、迅速找到目的。K344封隔器相比于其他形式封隔器，坐封简朴、应用以便。因而，在找漏工艺中得以广泛应用。但在长期生产实践中，也显现出了某些应用中存在技术问题，桎梏了工艺良性发展。为油田生产带来诸多困难，直接影响着油田生产效率。为此本文从K344封隔器构造、受力分析和管串使用合理性作为切入点，综合分析找漏施工管串以及封隔器存在技术问题，在此基本上提出合理解决方案，使该项工艺更好地为油田服务。核心词：K344封隔器扩张式胶筒管串前言K344封隔器重要用于酸化、压裂、找漏等井下办法工艺管串。现役K344封隔器，在长期找漏工艺推广应用中，多次浮现施工管串卡而不死上提困难现象。其管串构成为：单流阀+定压阀+K344封隔器+油管管柱。依照问题井施工状况以及封隔器破损状况，进行综合技术分析，咱们以为成因有三：1封隔器自身构造问题；2管串配备问题；3施工各种不良因素导致问题。下面将针对这些技术问题，进行逐个分析，并从解决问题角度出发，谋求合理解决方案，提高施工成功率。一、K344封隔器1、构造K344-113封隔器：重要有上接头、中心管、护碗、扩张式胶筒、下接头等构成。构造图如（图一）图一=1\*GB3①上接头；=2\*GB3②密封圈；=3\*GB3③中心管；=4\*GB3④护碗；=5\*GB3⑤胶筒；=6\*GB3⑥滤砂管；=7\*GB3⑦下接头2、工作原理：封隔器下到预定位置，坐封：油管内压力升高，液体通过滤砂管和下接头水眼进入中心管和胶筒间腔体内，封隔器胶筒随着压力升高而扩张，从而封隔油套环空，当油管内卸压至0，胶筒在自身作用下收回，挤出腔体内液体，解封。3、胶筒座封受力点封隔器胶筒是两端固定，坐封时胶筒受拉，胶筒与护碗连接端，橡胶层最薄，抗拉力低，橡胶易损伤。4、技术改进方案K344封隔器构造由两端固定改为一端活，坐封时胶筒在扩张过程中有段相对调节距离，胶筒两端受到保护，薄弱点在正常坐封时拉力趋于最小。（如图二）构造改进：=1\*GB3①把下接头和滤网过液孔改为中心管割缝，减少了加工难度，减少了加工成本，提高下接头抗拉强度。=2\*GB3②改进胶筒下端连接方式。下护碗和下接头之间是动密封配合，具备活动距离。胶筒扩张时带动下护碗向上运动，克服胶筒扩张拉力限制，补偿缺陷，减少胶筒因坐封时产生轴向拉力，从而延长胶筒使用寿命，可实现多次坐封和解封。图二二、管串分析（以西41-30井为例）1、西41-30井生产资料=1\*GB2⑴构造：图如（图三），刮削器井段950-1027m重复刮削三次；=2\*GB2⑵管串：自上而下,管柱+K344封隔器+745-6节流器+球座；=3\*GB2⑶施工：找漏，钢球清水送球入座，清水2.5m3正打压力10MPa，套管返液2.2m3，上提Ø73mm平式油管3根，完毕K344封隔器深度994.71m。正打清水0.6m3，压力10MPa，出口不返液，坐封封隔器。正打清水1m3，测吸取量，泵压10MPa，3min压力降至0MPa。起Ø73mm平式油管108根，底带出K344封隔器，745-6节流器，球座，边起边灌清水1.2m3。=4\*GB2⑷成果：提管柱困难，上提负荷增长10吨。胶筒上端（图四）脱胶并已裂开，（图五）被剪切并脱胶，图六、图七下端胶筒被剪切痕迹。2、分析受力状况：图三第一、封隔器所在井段，已通过刮削，可以排除套管壁有硬物，损坏封隔器。第二、封隔器无定位，坐封过程封隔器易产生移动，对胶筒不利。第三、封隔器在工作时不能上下蠕动，并且座封时绝对不能座在接箍处。在泵压和液体流速作用管柱产生蠕动甚至震动或抖动，胶筒两端在交变受压、剪切力作用下，切断橡胶和橡胶与帘子布脱离等现象。图四图五图六图七扩张式胶筒在压差下，扩张胶筒紧紧贴在套管壁上，封隔器不产生位移。在管柱内不断加压，封隔器和井口间管柱由于流体扰动使弹性在它自己固有频率下振动，并管柱在套管内产生扰动。由于封隔器在管柱扰动下，轴向、径向受力，最薄弱处，而上端动作最频繁受压，胶筒交变受力，使之橡胶与帘子布粘接处产生脱离（见图四、图五）。第四、提管柱，封隔器胶筒上端胶筒脱胶，由于套管液柱作用，顶开胶筒与套管壁接触，形成活塞，增长上提负荷。边起边灌清水，保证液柱平衡。3、受力分析套管接箍套管接箍剪切点3剪切点1剪切点剪切点剪切点1剪切点2图八封隔器正常座封，远离套管接箍处，（见图八a）,在液体压力F1作用下，向上推动，而在F扩张力作用下，胶筒与套管壁随着压力增大，封隔器胶筒与套管壁间最大接触压力也随之增长。=1\*GB2⑴接触压力由公式[1]PK=σ1–2Gωω=1-2η2-1[1-其中PK–接触应力 MPaσ1—沿元件横截面加权平均压力MPaσ1=F/A1；G---抗剪弹性模量G=2.25MPa;A1— 胶筒变形后横截面积mm2A1=π(R22-R02);A0--胶筒变形前横截面积mm2A0=π(R12-R02);η--纵向变形量，η=A0/A1;ρ0--密封胶筒内半径R0与半径R1比值R0---胶筒内半径mm;R1---胶筒外半径mm;R2---套管内半径mm;=2\*GB2⑵求胶筒扩张力：P泵=P油=10MPa;R0=74mmL=250mmA=πLR0=π250x74=58090N胶筒扩张力：Fmax=P油A=10X58090=580900N≈581KN；油管内P越大，F力越大，与套管壁接触压力也越大。封隔器在坐封时，P油＞P套，形成压力差，ΔP=P油-P套油套环空压力与胶筒内压力，永远以ΔP存在，胶筒坐封后以整体形式存在，不可压缩，足以克服。=3\*GB2⑶环空压差作用在胶筒上力：F1=PA2已知节流阀启动压力1.8MPa,P泵=10MPa;因而：P环=10–1.8=8.2MPa;A2=(1242-1132)π/4=2046.5mm2如图八a中，下部推力F1=8.2X2046.5=16535.3N≈16.5KN此力局限性推动封隔器向上移动，并上端管柱是不动。在图八b中，封隔器上端管柱在泵压作用下扰动，在胶筒上端F2管柱交变力作用下，橡胶筒产生“突出”，剪切点1，在F2重复作用下，使橡胶和粘接处脱离。由于封隔器胶筒两端是固定，管柱作用在封隔器上端同步也作用在胶筒下端，交变载荷。见图八中剪切点1、2处。在图八c中，胶筒座封在套管接箍处，下部推力F1和胶筒扩张力F作用下，剪切点2、3处，剪切胶筒。以上三种因素，在施工中是常用问题，只要克服它，封隔器保护就能改进。=4\*GB2⑷井口泵压在P=10MPa时，封隔器深度1022.74m时，油管自重：Q=93X1022.74=95KN,油管在工作时伸长力P1=PA=10X3.14X(73)2/4=41.8KN已知：L=1022.74mK=2450得管柱伸长量λ=LP1K=封隔器上端管柱下压力F2=Q+P1=136.8KN并且液体在油管中扰动，与油管壁产生摩擦，使管柱震动，封隔器上端同步也跟着震动，封隔器座封后，不能产生位移，这些力所有作用在胶筒上端，这样就象搋子同样，剪切点1重复动作；并且封隔器中心管带动下接头和护碗也随着动作，产生位移剪切点1、2重复动作，这些都使胶筒薄弱点加速破坏。4、管串改进=1\*GB2⑴管串工作原理：封隔器下到预定位置，坐封：先投球蹩压，油管内压力升高，液体通过下接头水眼进入中心管与胶筒环空，使胶筒向外扩张，封隔油、套环形空间，当压力不不大于节流器压力时，节流器阀在压力作用下被打开，使油管内液流进入油、套环空，形成压差，封隔器下端环空压力在不断升高，作用在封隔器胶筒上。解封：停泵后，油管内压力下降，不大于节流器压力时，节流阀关闭，封隔器下端油、套环空压力，顶开球座上钢球，压力随之下降到0，胶筒收缩，油、套环行空间畅通。=2\*GB2⑵水力锚锚定力：面积A=(124)2π/4=12070(mm)2压差P=10MPaF额=AP10-3=120.7KNF锚≧1.6F额=193.12KNF锚﹥F2因而，水力锚锚定力可以克服封隔器上端下压力。管串要保证封隔器重复多次使用，保证封隔器正常工作，应在封隔器上端加水力锚，固定管柱，使封隔器定位，防止管柱上力所有作用在封隔器上。=3\*GB2⑶地面实验封隔器在地面高压实验中，坐封压力70MPa,压差70MPa打上压差时由于下端不能产生位移，坐封稳压；打下压差时，连接中心管有明显向上移动，0.2-0.3米位移，当不移动时，封隔器坐封稳压，满足规定。实验结束后，封隔器拉出实验管，发现胶筒外层剥落，俗称“脱裤子”。这实验表面，K344封隔器定位重要性，必要配备水力锚，防止管串发生位移。三、施工各种不良因素导致问题施工中不良因素有两种，第一、封隔器缺少定位，坐封避开套管接箍或套管受损部位。而往往是定位不准，导致封隔器胶筒损坏，坐封次数减少，甚至坐封失败。第二、泵压不稳，导致管柱蠕动，高压液体在管道中运动时,由于有沿程阻力、局部阻力,以及流速大小和方向变化等,使高压液体处在紊流状态,从而对管壁产生撞击和涡旋,以及压力波在管内振动和轰鸣,导致水击现象【2】使管柱震动。因而，在找漏、验漏管串，管柱震动和扰动是不可避免。再加上管柱在高压力作用下弹性伸长等因素。为了保护封隔器，应在管串中封隔器上端加固定管柱水力锚，可以克服上端力和打上、下压差推力，提高封隔器使用周期。四、结论在验漏、堵漏现役管串中，封隔器是主体，封隔器决定施工成败，这管串长处，可以自由移动，封隔器一旦坐封后，封隔器必要定位，如果继续自由移动，会导致胶筒损坏和施工失败。1、K344封隔器构造改进，用一端活动或两端活动较好，提高胶筒使用效率。并且在将来封隔器专用找漏、验漏设计，性能稳定，操作以便。2、胶筒是封隔器最重要部件，胶筒质量决定封隔器质量，胶筒选取尤为重要。规定实力较强厂家，粘接工艺过关，橡胶材料好，质量过硬产品。使用于酸化、压裂工艺，应用范畴扩大，获到更大效益。3、建议管串中增长水力锚来固定，克服封隔器上端油管伸长下压力。它长处是：准拟定位、防止封隔器上蹿、保护封隔器等，同样合用于