井下工具基本常识.ppt
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1、井下工具基本常识,一、井下工具的分类(一)井下工具分类(二)井下工具尺寸特征及使用性能数表示方法(三)井下工具设计基本要求(四)井下工具设计基本技巧(五)工具图纸设计技术要求(六)封隔器分类、型号编制方法及通用技术条件二、井下工具的应用(一)常用封隔器介绍(二)常用打捞工具介绍三、近两年井下工具的发展(一)长庆油气田井下工具设计基本要求(二)长庆油气田井下工具发展现状(三)长庆油气田井下工具应用存在问题(四)长庆油气田井下工具发展方向,讲座提纲,井下工具是油气田开发完井及修井作业实现的基本手段之一,是油气田开采工艺主要组成部分,对油气田高效开发起着主要支撑作用。(一)井下工具分类 一般分为两大
2、类 1、油气井完井工具 封隔器、控制工具、扶正防磨工具。2、油气井配套打捞及修井作业工具 管柱打捞配套工具、钢丝打捞配套工具、修井作业配套工具。,一、井下工具的分类,(二)井下工具尺寸特征及使用性能数表示方法,一、井下工具的分类,(三)井下工具设计基本要求,1、满足油气田开发工艺技术要求;2、满足油气田流体介质腐蚀要求;3、满足油气田特殊完井工艺要求;4、井下工具设计越简单越好;,一、井下工具的分类,油田井下工具设计属于特殊机械设计,国内目前还没有系统设计教材,必须在矿厂实践中不断摸索发展,逐步形成油气田井下工具设计体系。,(四)井下工具设计基本技巧,1、下入套管工具设计(1)通井规一般小于套
3、管内径68mm(2)工具最大外径小于通井规外径12mm(3)封隔器密封元件(胶筒)小于工具最大外径12mm2、下入油管工具设计(1)油管规一般小于油管内径23mm(2)工具最大外径小于油管规外径12mm(3)密封元件(胶筒)小于工具最大外径12mm,一、井下工具的分类,3、工具配合公差设计(1)井下工具设计一般采用基轴制配合(2)基轴制配合公差优选 国外一般采用H9/d9配合设计,国内一般采用H8/f9、H8/f8、H8/e9等高精度配合设计。考虑到机床跳度、井下温度膨胀效应因素,选择H9/d9优先配合公差设计比较合理。(3)自锁扣整体配合公差设计一般为齿高1.25倍(1.25h)左右。,一、
4、井下工具的分类,4、工具导向设计(1)入井工具应考虑上、下导入设计,减少卡钻机会;(2)密封组成设计应考虑轴进入导入设计,减少密封元件损坏;5、密封元件材料优选(1)对于可取式工具一般采用丁晴橡胶;(2)对于永久性气井完井(H2S、CO2)一般采用氢化丁晴;(3)对于井下反复开关控制工具,一般采用非弹性组合密封材料(聚四氟乙烯);(4)完井封隔器胶筒采用邵氏硬度7085;(5)高压作业(压裂)采用邵氏硬度8095。,一、井下工具的分类,6、工具加工耝造度优选(1)一般工具表面耝造度度为6.3;(2)一般配合面耝造度度为3.2;(3)密封槽面耝造度度为1.63.2;(4)动态轴、孔配合面耝造度度
5、为1.6;(5)高精度动态轴、孔配合面耝造度度为0.81.6。,一、井下工具的分类,7、工具材料及处理工艺(1)对于耐磨及提高硬度(强度),一般采用渗碳处理;(2)对于一般防腐、耐磨及提高硬度(强度),一般采用渗氮或氮化处理;(3)对于一般仅防腐采用镍磷镀;(4)深井泵工作筒及活塞一般采用镀铬;(5)气井完井工具一般采用高含铬合金钢或不锈钢,并表面氮化处理;,一、井下工具的分类,7、工具材料及处理工艺(6)常规油水井完井工具一般采用35CrMo或42CrMo合金钢,并表面氮化或镍磷镀;(7)卡瓦一般淬火回火硬度控制在HRc4555;(8)弹簧一般淬火回火硬度控制在HRc3842;(9)薄弹性套
6、、卡簧或自锁扣,一般采用表面高频淬火;(10)合金钢加工一般必须调质处理,调质处理硬度HB241290。,一、井下工具的分类,(五)工具图纸设计技术要求1、图纸设计必须有组装图2、图纸设计必须标注配合公差3、图纸设计必须标注形位公差4、图纸设计必须标注加工耝造度5、图纸设计必须标注材料及处理工艺6、图纸设计必须标注参考基准面7、图纸设计必须标注技术要求,一、井下工具的分类,(六)封隔器分类、型号编制方法及通用技术条件 1、封隔器分类(1)分类方法 按封隔器封隔件实现密封的方式进行分类。(2)分类 自封式:靠封隔件外径与套管内径的过盈和工作压差实现密封的封隔器。压缩式:靠轴向力压缩封隔件,使封隔
7、件外径变大实现密封的封隔器。扩张式:靠径向力作用与封隔件内腔液压,使封隔件外径扩大实现密封的封隔器。组合式:由自封式、压缩式、扩张式任意组合实现密封的封隔器。,一、井下工具的分类,2、封隔器型号编制方法(1)编制方法按封隔器分类代码、固定方式代号、坐封方式代号、解封方式代号以及封隔器刚体最大外径、工作温度/工作压差六个参数依次排列,进行型号编制。(2)代号说明 分类代号:用分类名称第一个汉字的汉语拼音大写字母表示,组合式用各式的分类代号组合表示。,一、井下工具的分类,Y241-115-12060,一、井下工具的分类,2、封隔器型号编制方法 固定方式代号:用阿拉伯数字表示。,坐封方式代号:用阿拉
8、伯数字表示。,一、井下工具的分类,2、封隔器型号编制方法 解封方式代码:用阿拉伯数字表示。,3、油气田封隔器通用技术条件(1)封隔器基本参数 工作压力(单位:MPa),工作温度(单位:),一、井下工具的分类,钢体最大外径(单位:mm),钢体内通径(单位:mm),一、井下工具的分类,2、使用要求 使用封隔器时,必须检查合格证,并存档。封隔件、密封件不得超过有效期使用。封隔器下井时,若井况不明,必须通井。起下封隔器,必须装指重表或拉力计。封隔器下入井内位置必须符合井下管柱结构图的要求。封隔器管柱的连接螺纹必须涂螺纹密封脂。封隔器的下井速度不得超过1.01.2m/s,且操作平稳。必须按使用说明书要求
9、使用封隔器。封隔器下井深度,一律以封隔件上端面为基准。,一、井下工具的分类,封隔器是油气井实现控制性开采及增产措施实施的主要井下工具,对油气田高效开发及经济有效开发起着关键性作用。封隔器主要作用是:选择性开采、高压保护套管及防止套管腐蚀。,二、井下工具的应用,(一)常用封隔器介绍 长庆油田油井完井主要应用了Y111、Y221、Y211、Y341、Y141、Y453、Y445等封隔器类型;水井完井主要应用了K344、Y341、Y342封隔器等类型;气井完井主要应用Y344、Y443、Y241等封隔器;压裂主要应用了K344、Y344、Y241、Y341等封隔器类型。,二、井下工具的应用,Y111
10、封隔器,Y111封隔器隔水采油工艺管柱,1上接头;2,4胶简;3隔环;5中心管;6,8密封圈;7压帽;9下接头,Y111封隔器,二、井下工具的应用,Y211封隔器隔水采油工艺管柱,1上接头;2上胶筒3中胶筒;4下胶筒;5挡环;6楔形体;7卡瓦;8大卡瓦挡环;9中心管10下接头;,Y211封隔器,二、井下工具的应用,1-上接头 2-调节环3-”O”型圈 4-长胶筒5-隔环 6-短胶筒7-轨道中心管 8,11-楔型体9-挡环10,12,19,30,31-防松螺钉13-限位螺钉 14-卡瓦15-大卡瓦挡块 16-小卡瓦挡块17-固定螺钉 18-连接环20-护罩 21,29-弹簧22-锁环套 23-挡
11、球套24-锁球 25-顶套 26-扶正体 27,32-限位压环 28-摩擦块 33-转环34-轨道销钉 35-下接头,Y221封隔器,Y221封隔器,二、井下工具的应用,1上接头;2连接套;3“0”型圈;4平衡活塞;9胶筒;10隔环;11密封环;12剪断销钉;13锁套;14卡瓦;15卡瓦座;16解封套;17下接头;18活塞,Y341隔采工艺管柱,Y34l封隔器,Y341封隔器,二、井下工具的应用,1打捞头2内中心管3胶筒4外上中心管 5上锥体6卡瓦7下锥体8密封套9坐封活塞10防坐套11解封锁套 12齿套13锁紧机构,Y445 型封隔器结构示意,二、井下工具的应用,1-上接头 2-内中心管3,
12、4-”O”型圈 5-水力锚壳体6-水力锚爪 7-弹簧8-沉头螺钉 9-调节环10-胶筒 11-隔环12-外中心管 13-锥体 14-挡环 15-锁套 16-卡瓦 17-执行活塞 18-控制活塞 19-剪钉 20-锁块 21-静压套 22-限位环 23-液压缸堵24-护套 25-剪环 26-下接头 27-限位销钉 28-卡瓦托,Y541封隔器,二、井下工具的应用,Y453双卡瓦封隔器,二、井下工具的应用,Y141封隔器,1-上接头2-接箍3-中心管4,7-密封胶筒皮碗5-上胶筒6-下胶筒8-卡簧槽液缸10-下中心管11-卡簧12-上液缸13-上活塞14-下液缸15-下活塞16-限位螺钉17-固定
13、螺帽,二、井下工具的应用,Y342封隔器偏心分注管柱,偏心水嘴,二、井下工具的应用,Y443永久性封隔器及完井配套工具,二、井下工具的应用,Y443永久性封隔器及完井配套工具,二、井下工具的应用,从组以来,长庆油气田探明地质储量不断增大,油气田开发规模逐年加大,油田公司生产油气当量逐年攀升。随着油气田开发的不断深入,老区块油气田稳产开发压力逐年加大,为了确保油气井高产稳产,油气井井下维修及大修作业工作量将越来越大,但目前油气田开发配套井下工具严重置后,为了满足长庆油气田开发大发展技术需要,实现油田3000-5000万吨油气当量生产实际要求,结合油田市场化技术服务特点,急需建立长庆油田井下工具库
14、,满足不同井下作业技术需求。,二、井下工具的应用,(二)常用打捞工具介绍,采油厂主要以管、杆作业及大修工具为主,采气厂主要以钢丝及井筒作业工具为主。1、采油厂配套打捞工具 油管和抽油杆各种打捞类工具、切割(机械和水力)类工具、倒扣类工具、套管刮削工具、检测(铅模、通径规)工具、磨铣工具、套管整形工具、螺杆钻具、以及常用油水井封隔器等。2、采气厂配套打捞工具 不同油管尺寸钢丝作业配套工具(内钩、机械震击器、液压震击器、加重杆、绳帽、钢丝剪切丢手、万向节、钢丝铅模)、控制油管生产(节流器、滑套、堵塞器)类打捞工具、以及测试专用配套打捞工具等。,二、井下工具的应用,(二)常用打捞工具介绍,1、低渗透
15、油气田井下工具设计基本要求(1)满足油气田开发工艺技术要求;(2)满足油气田流体介质腐蚀要求;(3)满足油气田特殊完井工艺要求;(4)井下工具设计越简单越好;(5)满足低渗透油气田经济有效开发技术需求。,(一)长庆油气田井下工具设计基本要求,三、近两年井下工具的发展,(一)长庆油气田井下工具设计基本要求,(1)流体介质高矿化度流体介质腐蚀合层开采流体介质结垢(2)完井工艺油井定向井偏磨扶正套损井封隔器隔水采油的可靠性及防倒灌水井定向井测试调配易投捞性满足油水井特殊完井及开采工艺技术,2、长庆油田,三、近两年井下工具的发展,(1)流体介质高矿化度液体介质腐蚀H2S、CO2等气体介质腐蚀(2)完井
16、工艺完井工具气密封性能可靠,且寿命长钢丝作业工具气密封性能可靠,且易起出满足气井特殊完井及开采工艺技术,3、长庆气田,三、近两年井下工具的发展,重组以来,通过技术攻关,在定向井小水量分层注水工艺及配套工具、套损井长寿命防倒灌隔水采油工艺及配套工具、气井永久式完井工艺技术及配套工具、气井不动管柱分压合采工艺及配套工具、井下节流工艺技术及配套工具、水力射孔及压裂一体化联作技术及配套工具等方面取得了技术突破,形成了具有长庆油田特色的主体配套工艺技术。,(二)长庆油气田井下工具发展现状,三、近两年井下工具的发展,油层,水层,水层,母堵,抽油杆,深井泵,油管,套管,封隔器,生产管柱直接带封隔器隔采工艺,
17、油层,花管,油层,油层,水层,水层,母堵,抽油杆,深井泵,油管,套管,封隔器,油管伸缩节隔采管柱,坐封凡尔,1、套损井长寿命防倒灌隔水采油工艺及配套工具,伸缩节,三、近两年井下工具的发展,1、套损井长寿命防倒灌隔水采油工艺及配套工具,问,题,成,因,分,析,隔,采,周,期,短,水,层,倒,灌,污,染,油,层,由,于,油,管,杆,断,脱,、,漏,失,、,泵,故,障,等,检,泵,而,起,出,封,隔,器,,,封,隔,器,未,达,到,使,用,寿,命,。,封,隔,器,故,障,,,使,用,寿,命,短,。,完,井,管,柱,未,设,计,检,泵,防,倒,灌,装,置,。,多,次,隔,采,后,封,隔,难,度,大,由
18、,于,套,管,内,腐,蚀,的,影,响,,,套,管,状,况,变,差,。,三、近两年井下工具的发展,下隔采管柱,坐封丢手,起出坐封管柱,下生产管柱,打开滑套正常生产,Y453永久式防倒灌隔水采油工艺,1、套损井长寿命防倒灌隔水采油工艺及配套工具,为了满足高产套损井隔水采油技术需求,引进了Y453封隔器防倒灌完井工艺及配套工具。,三、近两年井下工具的发展,1、套损井长寿命防倒灌隔水采油工艺及配套工具,Y141防倒灌隔水采油工艺,为了满足套损井套管腐蚀严重井隔水采油技术需求,研发了Y141封隔器防倒灌完井工艺及配套工具。Y141隔水采油封隔器获国家实用新型专利(专利号:ZL200520141928.8
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