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封隔器的工作原理

封隔器的工作原理
封隔器的工作原理

1、自封式封隔器的工作原理

自封式的封隔器就是靠封隔件外经与套管内径的过盈和压

差以实现密封的封器。

以自封式封隔器——Z331 系列为例,简要说明其工作原理。Z331 系列封隔器的工作原理:

(1)坐封:Z331 封隔器是一种自封式封隔器,在下井后,依

靠皮碗与套管内径的微小过盈使皮碗适度贴紧在套管内壁

上,将封隔器上下两端的环形空间隔开。当皮碗张开端压力

大于另一端压力时,此压力差使皮碗进一步张开,更紧地贴

在套管内壁上,从而使封隔器皮碗与套管内壁密封良好,达

到封隔环空的目的。当封隔器两端存在与上述方向相反的压

力差时,将迫使封隔器皮碗收缩,此时,封隔器上下两端

相互连通。所以,Z331 封隔器属于单向承压型封隔器。(2)解封:在下次作业需要解封提管柱时,直接上提管柱即可

提出封隔器,此时一般增加负荷2~5kN。

由上述可知:Z331 封隔器不需要专门的坐封和解封操作程序,坐、解封方便可靠,而且当地层少量出砂或有其它机械

杂物时,仍可加大提升负荷(50~80kN)将皮碗拉坏,方便地提出井.内管柱,避免了更复杂的井下作业,这是其它封隔器无法做到的。

2、压缩式封隔器的工作原理

压缩式的封隔器就是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。

以Y441B 型双向锚定封隔器为例简要说明其工作原理:

Y441B型双向锚定封隔器是一种单卡瓦双锥体锚定式封隔

器,它利用液压坐封、提放管柱解封。Y44lB型双向锚定封隔器主要由平衡、密封、坐封、锁紧、锚定和解封六大部分

组成。

工作原理:

(1)坐封封隔器下至设计位置后,从油管加液压,液压力传入

封隔器液缸后,推动下活塞下行将卡瓦撑开并锚定在套管

上,同时上活塞锁块被释放,此时液压力推动上活塞上行压

缩封隔件,封闭油套环空,卸压后锁紧机构锁紧,防止封隔

件回弹。坐封平衡机构的设计可平衡中心管的受力,防止内

外中心管产生相对位移。

(2)承压工作时,由于封隔件上下液体压力不同将产生一定的

液压力,而这些力均可通过锚定机构作用到套管上。承压平

衡室的设计则可保证中心管不受向上的作用力。工作时液压

力不能使封隔器解封。

(3)解封上提管柱,锚定机构不动,中心管随管柱一起上行,

剪断解封剪钉,释放解封锁块,封隔件被释放;再上行,上

拔上锥体,卡瓦脱离套管,封隔器完全解封。Y441B 型封隔器设计有下锥体脱卡机构,若下锥体在解封过程中不能脱卡

时,可下放管柱,给下锥体施加向下的作用力,使其脱卡。

3.楔入式封隔器的工作原理

楔入式的封隔器就是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。

4、扩张式封隔器的工作原理

扩张式的封隔器就是一定压力的液体,作用于封隔件的内

腔,使封隔件直径扩大以实现密封的封隔器。以K331 型热敏金属扩张式封隔器为例简要说明其工作原理:K331 型热敏金属扩张式封隔器是稠油热采中的一种重要工具。热采封

隔器是稠油开采中十分重要的井下工具,其性能的好坏直接

影响注汽效果和套管的使用寿命。

工作原理:

该封隔器使用的一种关键材料是热敏金属,热敏金属材料是

由上下两种不同的组元层构成的,即高膨胀层和低膨胀层。

当温度升高时由于两个组元层热膨胀系数不同而迫使板材

本身发生挠曲变形从而产生变形力。封隔器下入井内指定位

置后,当注入热蒸汽时,由于温度升高,热敏金属开始动作,当温度达到200℃时,热敏金属件即可推动密封胶筒扩张直

至与套管内壁接触,实现初步座封。初步座封后,套管内封

隔器的上下两端形成压力差,通过平衡气孔的热蒸汽继续推

动密封胶筒向外扩张,实现了自动座封。此时座封力为热敏

金属件和注入蒸汽压力的合力。由于注汽压力对座封起到了

补充作用,所以注汽压力越大,密封压力也越大,保证了密封的持久性与可靠性。实现座封后,封隔器下端的汽流作用在件⑤上,使其向上运动,防止密封胶筒从压环中脱出,并压缩胶筒提高密封性。在注汽管柱螺纹密封的前提下,可保证封隔器上部套压为零。停止注汽后,密封胶筒自动回收,实现解封,即可进行下一步作业。由于密封胶筒回收彻底,所以封隔器解封后上提时不会发生遇卡现象。

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