优选贝克休斯的关于裸眼封隔器的材料.

自补偿式裸眼封隔器研制及应用发布时间：2022-07-21T05:52:03.499Z 来源：《中国科技信息》2022年第33卷第3月5期作者：邹伟[导读] 塔河油田主要使用扩张式裸眼封隔器对油气井裸眼段进行分段酸压改造，邹伟中国石化西北油田分公司完井测试管理中心新疆轮台 841600摘要：塔河油田主要使用扩张式裸眼封隔器对油气井裸眼段进行分段酸压改造，酸压施工过程中，冷液流过井筒使井筒温度急剧降低，油管受冷长度缩短，为保证裸眼封隔器锚定和密封可靠，一般在完井管柱裸眼封隔器上部使用水力锚将管柱进行锚定。

但是水力锚和裸眼封隔器之间距离较远，油管受冷收缩产生的拉力将全部作用在裸眼封隔器上，加上裸眼封隔器由于承受压差产生的活塞力，对裸眼封隔器的锚定能力要求极高，一旦锚定失效极易造成封隔器失封，带来不可预估的损失。

在水力锚与裸眼封隔器之间增加油管补偿装置，可以避免管柱收缩对封隔器的拉力，改善封隔器受力，提高密封可靠性。

关键字：裸眼封隔器；油管补偿；锚定；酸压；管柱收缩引言油气井酸压施工过程中，注入的工作液流过井筒会使井筒温度急剧降低，油管受冷收缩[1-2]，由于完井管柱中下部有封隔器，为保证封隔器锚定和密封可靠，一般在封隔器上部使用水力锚将管柱进行锚定。

但是使用裸眼封隔器的油气井，水力锚和裸眼封隔器之间距离一般较远，工具之前油管收缩拉力将全部作用在裸眼封隔器上，加上裸眼封隔器自身产生的活塞力，因此对裸眼封隔器的锚定能力要求极高。

为改善裸眼封隔器受力，一般在水力锚与裸眼封隔器之间增加伸缩节[3]，但会增加完井工具费用，不利于油田降本增效工作，同时伸缩节剪切销钉剪切值不易设置，过小易造成提前剪断，过大又起不到油管补偿的作用。

因此通过对常规裸眼封隔器进行结构改变，使其自身具备油管补偿功能，可以既能满足施工要求又不增加完井工具费用。

1 自补偿式裸眼封隔器相关技术分析1.1 基本结构自补偿式裸眼封隔器胶筒采用扩张式胶筒结构，封隔器采用液压坐封，液压解封，当封隔器内部压力大于外部压力时，封隔器扩张膨胀完成坐封，实现封隔胶筒上下两端压力的目的，当封隔器内外压力平衡时，胶筒收缩实现解封[4-5]。

国外页岩气水力压裂技术及工具一览页岩储层具有超低孔低渗特性，钻完井后需要压裂改造后才得到经济产量。

国外油田服务公司最新工具达到了很高水平，水平井裸眼封隔器投球滑套分段压裂技术用高强度低密度球级差达到1/16in，封隔器耐压差达到70MPa，TAM公司自膨胀封隔器最高可达302 °C ；泵送桥塞射孔分段压裂技术所用桥塞可分为：堵塞式、单流阀式和投球式复合桥塞，桥塞耐压差达103.4MPa，耐温232 °C ；哈里伯顿CobraMax H连续油管喷射工具系统，目前最多达到44段。

这些为国内页岩气水力压裂完井方式与压裂工具的选用打下基础。

从应用工具角度看，分段压裂工艺方面主要包括：水平井裸眼封隔器投球滑套分段压裂技术，泵送桥塞分段压裂技术，水力喷射分段压裂技术。

从压裂工具方面分析，目前页岩气压裂技术有可膨胀封隔器/裸眼封隔器+滑套多级压裂，泵送桥塞射孔压裂联作多级压裂，水力喷射压裂等。

在美国的页岩气开发技术中，可膨胀封隔器/裸眼封隔器+滑套多级压裂，泵送桥塞射孔压裂联作多级压裂技术比较成熟，使用比较广泛，可适用于较长的水平段；水力喷射压裂可实现准确定位喷射，无需机械封隔，节省作业时间，非常适合用于裸眼井、筛管井以及套管中井。

1、水平井裸眼封隔器投球滑套多级压裂系统封隔器投球滑套多级压裂技术一般采用可膨胀封隔器或者裸眼封隔器分段封隔。

根据页岩气储层开发的需要，使用封隔器将水平井段分隔成若干段，水力压裂施工时水平段最趾端滑套为压力开启式滑套，其它滑套通过投球打开，从水平段趾端第二级开始逐级投球，进行有针对性的压裂施工。

水平裸眼井多级压裂目前已经是北美页岩气压裂开采主要技术手段，并越来越受到作业者的欢迎。

水平井多级压裂技术关键在于封隔器（压裂封隔器和可膨胀封隔器）和滑套可靠性和安全性能，尤其是管外封压裂管柱的可膨胀封隔器和开启滑套的高强度低密度球材料决定技术的成功与否。

目前国外油田服务公司都有自己成熟的工具，高强度低密度球级差达到1/16in，封隔器耐压差达到70MPa，TAM公司耐高温自膨胀封隔器最高可达30 °C 。

国外致密气藏完井技术研究现状随着科技的进步，水平井和大斜度井已经广泛的应用于低渗透油气藏开采，对于致密气藏的开发，在完井技术方面，早期的低渗油气藏开发比较强调后期增产改造作用，常采用大型压裂及整体压裂改造增产技术，因此，较多地采用油气层段下套管，固井，然后射孔完井。

但近年来越来越多的井采用射孔完井和裸眼完井，最多的是裸眼完井。

裸眼完井与无伤害钻开油气层的钻井技术共同使用，保证了产层无伤害地，完善地打开，这对低渗透油气藏开发十分有利。

在美国普遍采用这种组合技术，裸眼完井后直接投产。

应用裸眼水平完井技术有三个关键因素：地下储层参数，开发方案，流体接触面和井筒几何尺寸。

对于低渗，特低渗油气层，只靠无伤害裸眼完井不能达到工业产油气标准，必须进行压裂改造。

90年代以来，美国的低渗气藏的开发中成功实施了水平井裸眼分段压裂，主要是运用管外封隔器和裸眼完井来进行分段的氮气泡沫压裂，其目的不是造新缝，而是加大与原有天然气裂缝的沟通程度，其效果很好，值得借鉴。

氮气泡沫压裂是美国开发低渗透汽车那个资源的一大贡献，但在用于3000一下的深井时由于用气量过大，经济上存在问题。

另外，美国和前苏联还在广泛采用泡沫酸化，泡沫酸化压裂工艺，处理井深范围可达3400M。

90年代中后期，美国，加拿大出现液态CO2加沙压裂被称为干式压裂，非常适用于水敏性储层，已经进行了几千次的实验，其效果好于水基压裂。

针对完井优化的研究，Brekke(1994)首次提出采用中心油管完井来延缓底水突破，增加无水采油量。

T.Borbas(2003)论述了岩石的强度特征是完井优化的最重要参数之一。

Garrouch(2004)等运用系统论方法，分析了钻,完井水平井及分支井设计过程中油气藏类型筛选和完井影响因素，并分别描述了筛选流程图和整体设计思路。

建立了基于网络互连的模糊专家系统优化水平井和分支井的完井方式。

Morita(1994),Larry (2009)以岩石力学理论方法为基础分析了水平井生产过程中井眼稳定性与地应力状态，岩石强度，有效应力的相关性。

Y241-114封隔器设计摘要：本文研究的封隔器是油气井作业中使用广泛的一种井下工具，其作用是在油井深度方向实现分层作业。

封隔器上的卡瓦锚定后起到支撑封隔器、锁定胶皮筒的作用，其性能的好坏直接影响到油井的产量和生产安全。

随着油气田开采的深入，地层情况越来越复杂，分层作业越来越普遍，对封隔器的使用要求也越来越高，封隔器系统失效的情况时有发生，给生产造成损失。

本文概述了油田常用的封隔器的类型、参数、命名及其工作原理；讨论了目前封隔器所用的胶筒的发展现状；分析了卡瓦对套管的损坏机理，讨论了卡瓦齿形对其受力的影响及对套管损坏的影响；分析了Y241-114封隔器的工作原理以及结构特征并对各重要零部件进行强度校核，进而完成对Y241-114封隔器的设计，得出结论。

Y241-114型封隔器主要用于分层注水中，该型封隔器中设计的内锁紧机构，实现了机构的重复坐封，提高了承压能力，采用的单向卡瓦结构，对注水工艺管柱进行扶正和锚定，提高了传统的无卡瓦封隔器的承压能力与解封力。

同时还采用新型胶筒材料，能使密封元件更好耐高温、高压。

因此该封隔器具有承压能力高，使用寿命长，密封效果好，能够满足高压分注工艺要求。

关键词：封隔器；高压；注水；设计The Design of Packer of Y241-114 formAbstract: Packer of this study is widely used in oil and gas wells operating a downhole tool, its role is to realize the depth direction in the well stratified operation. Slips on the packer packer support after the play, lock the role of rubber tube, the performance has a direct impact on oil production and production safety.With the deepening exploitation of oil and gas fields, stratigraphic situation more complex, layered work more and more common, the use of packer demand more and more, packer system failure situations have occurred, causing damage to production . This article outlines the common oilfield packer type, parameters, name and the working principle; discuss the current packer cones used in the development of the status quo; of the slip of the casing of the failure mechanism, gear slips discussed The influence of its shape and the influence of casing damage of the Y241-114 packer works and structural characteristics and strength check of all major components, and then complete the Y241-114 packer Design, draw a conclusion.Y241-114 packer is mainly used in water injection. It has the locking mechanism, and makes the realization of the repeated closures. It can bears high pressure. The packer using a one-way slip structure makes the water injection string centralized and anchored, and it also enhances the traditional non-slip packer capacity and the pressure of being lifted. The packer also adoptes the new rubber material to seal better under high pressure and high temperature. So it can be bears high-pressure, and has long service life, seals effectly, and met the high-pressure injection.Key words: packer; hypertension; water injection; design目录1 绪论.............................................................................................. 错误!未定义书签。

裸眼封隔器水平井分段压裂裸眼封隔器的研究与应用水平井裸眼分段压裂是一项先进的完井工艺技术，是低压、低渗透油气藏开发的重要增产措施之一，近年来在国内开始推广应用。

水平井裸眼分段压裂工具是实现这项工艺技术的核心硬件，该技术被少数国外公司垄断，国内自主研发尚处于起步阶段。

此前，用传统工具和工艺改造水平井，耗时长、产量低，用国外先进技术和工艺改造水平井效果虽好，但费用太高。

为此，渤海钻探工程技术研究院研发了水平井裸眼完井分段压裂配套工具并在苏里格地区成功应用，预示着国产水平井分段压裂工具及压裂工艺进入了一个崭新的时期。

裸眼封隔器作为水平井分段压裂配套工具的重要组成部分，在多段压裂过程中的作用至关重要，其性能直接影响着压裂施工的效果。

为此对裸眼封隔器的一些关键部分进行了缜密的设计。

1裸眼封隔器的研制苏里格气藏具有低压低渗透、开采难度大的特点，4000 m 井底温度达到130 ℃。

水平井分段压裂时，裸眼封隔器的工作位置处于水平裸眼段，井底情况复杂、地层压力高。

封隔器下入过程中，在井壁摩擦及管内液柱压力的作用下比较容易损坏胶筒和提前坐封，同时由于裸眼段井径变化大，使用密封胶筒较短的常规压缩式封隔器可能会导致坐封不完全，影响后期的压裂施工。

针对上述情况，设计了开启阀式扩张封隔器，该封隔器将开启阀与单流阀综合利用，封隔器开启压力根据施工井的具体情况进行调节，能有效地防止下井过程中封隔器提前打开并坐封的现象；单流阀的设计使液体单向流入密封胶筒并防止回流，在后期打开压差滑套和压裂作业时即使压力骤增也可继续通过单流阀向密封胶筒内单向泵入液体，使胶筒充分膨胀，加强密封效果。

该封隔器具有外径小、密封段长的特点，不但有利于工具的顺利下入，而且长密封胶筒与裸眼地层有更大的接触面积，更好地保证完全密封。

2技术分析2.1结构及工作原理水平井裸眼完井分段压裂专用裸眼封隔器结构，该封隔器在现场配合自主研发的悬挂器、投球滑套、压差滑套、坐封球座等使用。

Baker “SAB-3” 型承托式采油封隔器产品号. 409-07描述Array我们强力推荐…SAB-3‟ 型液力坐封采油封隔器。

它由上密封孔（方形反扣）、高温高压“Aflas ”密封元件、跨密封元件的上下卡瓦环和一个坐封活塞组成。

SAB-3 封隔器可一趟管柱下入并坐封，不需要转动或上下活动管柱从而减少事故的可能性。

SAB-3 封隔器通过K型锚定油管密封总成与油管连接，下到坐封深度后通过油管加压坐封，因此非常适合大井斜定向井。

它的设计还有强度高、坐封压力准确、可用各种合金制作适应H2S服务的特点。

特点·细长结构，防止抽吸。

可以快速下入，避免冲击损坏或者提前坐封。

一旦坐封，封隔稳定持久。

·对向双卡瓦固定，保证封隔器的稳固。

·特有的内锁式可伸缩金属背环直接与套管接触，防止密封元件被挤出。

·坐封时不需要转动或上下活动管柱，从而减少事故的可能性· O-型圈与金属背环配合使用，增加了长期密封的可靠性。

·SAB-3 封隔器可承压达10,000 psi·可用各种合金制作适应H2S·下入时和封隔器连接的密封总承在封隔器坐封后起了密封短节的功用。

“af” 型无开孔坐落短节产品号. 801-94描述在“AF” 型无开孔坐落短节密封段以下设计了一个底部止动台阶，提供选择性坐封（在同一口井内相同尺寸的坐落短节只有一个）。

锁定系统采用了SUR-SET模式，所以一个锁定可以用于多种服务-仪表挂、单向阀、临时堵塞器等的坐落。

坐落短节外径一般与过渡接头外径相同，也可以按要求制作。

Baker “CJ” 型磨铣工具产品号. H747-06CJ型磨铣工具用于磨铣和回收生产封隔器。

它有一个扑捉套结构，可以在磨铣完封隔器外面部分后回收封隔器本体。

特点·磨铣速度快.·可以容易地一次磨铣完最大尺寸的封隔器。

·磨吸引鞋在套管内被扶正，增加磨铣效率。

定向井服务 提速服务 固井服务 压裂服务 修井服务 增产服务定向井服务 提速服务 固井服务 压裂服务 修井服务 增产服务我们的优势202◇ 拥有自己的核心技术和众多的专有产品◇ 强大的技术整合能力◇ 完善的售后服务体系◇ 深刻了解中国和北美的油田和技术3定向井服务◇ 丛式井服务◇ 分支井服务◇ 短半径、双台阶水平井服务◇ 高温高压水平井MWD和LWD服务◇ 侧钻井服务固井服务◇ 固井工具服务◇ 水泥浆技术服务◇ 固井综合技术服务修井服务◇ 复杂井大修服务◇ 储气老井库封堵服务◇ 井下渗漏封堵服务◇ 冷冻换井口服务增产服务◇ 化学增产增注服务◇ 稠油降粘增产服务◇ 柱塞排水采气气举服务◇ 井下智能阀分段找堵水服务压裂服务◇ 压裂车组服务◇ 分段压裂工具服务◇ 压裂液服务◇ 压裂一体化服务提速服务◇ 钻头及服务◇ 提速工具服务◇ 垂直钻井服务◇ 钻井液服务◇ 一体化提速服务030405兰德能源服务公司把质量、健康、安全和环境管理视为关乎企业形象、经济效益、企业和谐、科学发展的大事加以特别重视，将持续努力实现集团公司的质量、健康、安全和环境管理目标，以实际行动表达我们对集团公司员工、社会和自然的关爱与重视。

◇ 安全工作以人为本；◇ 安全是集团公司的核心价值之一；◇ 各级管理者对所管理业务内的安全负责；◇ 安全是集团公司聘用所有员工的必要条件；◇ 所有领导和员工必须接受严格的安全培训；◇ 所有工作之前都应确认是否安全；◇ 各级领导和员工必须参与危害识别及风险控制；◇ 所有的安全隐患必须及时整改；◇ 所有事故事件必须及时报告、分析和处理；◇ 工作内外的安全同样重要。

06安全管理原则：507QHSE管理方针：质量至上 崇尚健康 安全第一 保护环境QHSE管理目标：注重质量管理，保障员工健康，杜绝安全事故，自觉保护环境是集团公司QHSE管理的长远目标！QHSE管理政策：◇ 在集团公司的活动、产品和服务领域持续开展QHSE 的危害识别和风险评估活动；◇ 集团公司将长期致力于消除、削减和控制QHSE 风险；◇ 集团公司所属单位都要建立并有效运行QHSE 管理体系，并完成集团公司规定的 QHSE 管理指标；◇ 参与集团公司活动、产品和服务作业的承包商、供应商应执行集团公司QHSE 管理标准和要求，接受集团公司QHSE ◇ 将QHSE 管理纳入承包商合同管理；◇ 将QHSE 管理纳入企业业绩考核；◇ 营造集团公司良好的质量、健康、安全和环境管理文化氛围。