井下工具原理及应用.ppt

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1、井下工具原理及应用,工艺所,结构如图所示，由外管，滑套，销钉，密封圈，下接头，撞击头组成。它的滑套内径小于油管内径，形成第一个直径差。下接头内径小于滑套内径，形成第二个直径差。脱节器上体的上部直径大于下部直径形成第三个直径差。在这三个直径差的协调配合下，脱节器上体进出泄油器时碰不着滑套，因此它具有很高的可靠性。泄油时先将抽油杆提出，投入撞击头，撞击头直径大于滑套内径，撞击头落在滑套上，再投13根抽油杆，在抽油杆撞击力作用下撞断固定滑套的销钉，露出泄油孔泄油。,一、泄油器,1、撞滑式泄油器,结构与工作原理,性能参数,使用要求与注意事项,该型泄油器紧接泵上，要求接脱接器的抽油杆上端接头不进入泄油器

2、内。打开泄油器时，要保证撞击头先落于滑套上，抽油杆再撞击泄油器。因撞击头直径大，下落速度慢，要求撞击头投入后10分钟再投抽油杆。,2、压缩式泄油器,结构与工作原理,结构如图所示，由上接头、外管、滑套、密封圈、弹簧、下接头组成。外管上开有泄油孔，并由滑套及密封圈封，滑套用弹簧支撑，上、下接头内径小于滑套内径，因此，活塞及其它工具通过泄油器时碰不着滑套。故泄油器不会打开，保证作业成功。作业时先将抽油杆起出，然后起油管，当油管见液面时，将开泄体1-2根抽油杆投入油管内，当开泄体下落到泄油器外管上部时，由于此处内径大，开泄体打开，外形尺寸大于滑套内径，落座于滑套上，在抽油杆重力作用下压缩弹簧，滑套下行

3、，露出泄油孔泄油。,性能参数,使用要求与注意事项,下井时，紧接抽油泵或提升短节上端，接活塞的抽油杆大于7米。下组合油管的井，油管大小头必须有锥度，防止开泄体遇阻。从井中起初的泄油器，需更换密封圈，试压（20MPa）合格后方可下井。,3、销钉泄油器,结构与工作原理,结构如图所式，由主体、销钉、密封垫等组成。销钉内钻有不通的孔，开口端向外，销钉外表面车有剪断控制槽，主体小孔内径小于活塞直径。该型泄油器接在抽油泵固定凡尔与泵筒之间，由于活塞直径大于主体小孔内径，因此活塞碰不着销钉。作业时先提出活塞，再提出油管，提出油管见液面后投入抽油杆（锯掉接头），抽油杆下落的冲击力作用在销钉上，使销钉在剪断控制槽

4、处剪断，泄油器上部的液体泄入到井内,性能参数,使用要求与注意事项,该型泄油器不能在液压座封、磁性定位、防砂卡泵等抽油管柱上使用，因该泄油器不能投固定阀。,1、自锁泄油锚,结构与工作原理,该泄油锚定器主要由上、下接头、泄油短节、活塞、锚瓦、弹簧等组成（见附图）。它是通过油管内外的压差自动将油管锚定在套管上，使之无法上、下蹿动。当油管内压力大于油 套环空压力时，活塞推动锚瓦上行，锚瓦直径变大，使油管锚定在套管上；再次作业时，正旋油管使泄油短节上移，打开泄油孔，完成泄油动作，锚瓦自动内收，解除锚定。弹簧及腔室组成液压阻尼系统，它能吸收液击时的尖峰脉冲避免中途锚定，同时，可使锚瓦可靠内收。结构如图所示

5、,二、油管锚,性能参数,1、坐锚可靠：由于改以往的径向柱塞改为轴向柱塞，坐封力增大，较小的压差即可实现可靠锚定，液压阻尼消除了水击对锚定的影响，保证了不会中途误锚定；2、解锚容易：该锚定器为单向锚定，上提管柱，锚瓦自动内收，决不会造成上提困难及大修；3、使用方便：锚定时，无须增加任何工序即可完成锚定；再次作业时，只需用油管钳正转油管，即可完成泄油及解锚工作，使用极为方便。4、通径大：与其连接的油管的通径相同，不影响其它工艺的实施。5、泄油可靠:在稠油井、抽油杆断脱的油井均可实现可靠泄油。,使用方法及注意事项,该锚定器在使用时可直接接于泵上，开抽后即自行锚定；再次作业时，起出抽油杆、提起油管悬挂

6、器（切勿加压），用油管钳正转油管20圈以上，即完成泄油动作。约几分钟后等油管内外压力平衡、下放油管无遇阻时，直接上提油管即可解除锚定。1、下油管时，应打好背钳防止下部油管旋转；2、严禁上下接头之间产生扭力，以防泄油孔被打开；3、严禁中途试压，或往油管内灌水，以防止中途座封；4、与上部油管连接时，背钳应打在锚定器上部的油管接箍上；与下部油管连 接时，管钳应打在下接头上；禁在带有油管旋转装置的油井中使用。适用于井温小于120，井深不超过3000米的油水井中。,2、液压油管锚,结构特点与工作原理,主要由上接头、锚瓦、本体等部分组成，结构如图所示。液压油管锚，安装于泵上，抽油过程中，油管内的液面高于油

7、套环空液面，锚爪自动伸出，锚定在套管内壁上。检泵时，油管打压，打开泄压活塞，油套压差消失，锚爪在弹簧的作用下自动收回，解除锚定。,技术参数,用于有杆泵深抽工艺。锚定管柱，消除油管伸缩造成的冲程损失，同时减小管杆的摩擦损失。,3、M115-76FY油管锚,结构主要由上锥体、下锥体、卡瓦、卡瓦套等。下到设计深度后，油管打压18-20MPa，油管锚在内外压差作用下推动活塞下行，上锥体、卡瓦和卡瓦套随之下行，下锥体不动，卡瓦向外运动，卡在套管壁上，达到固定管柱的目的。修井上提管柱，拉力使剪环剪断，下锥体下行，上锥体不动，上、下锥体之间距离增大，使卡瓦收回，完成锚定装置的释放。结构如图所示,结构工作原理

8、,技术参数,适用范围,适用于套管内径为121-124mm的抽油井。,封隔器的分类（按实现密封方式）：1、自封式 2、压缩式 3、扩张式 4、组合式,封隔器：为了满足油水井某种工艺 技术目的或油层技术措施 的要，由钢体、胶皮封隔 件部分与控制部分构成的 井下分层封隔的专用工具。,三、封隔器,封隔器型号编制,工作温度、工作压差,钢体最大外径,坐封方式代号,解封方式代号,固定方式代号,分类代号,分类代号,固定方式代号,坐封方式代号,解封方式代号,工作温度、工作压差均用阿拉伯数字表示。,封隔器失效监控点：胶筒、两端丝扣、卡瓦牙形状、换向灵活性、摩擦机构的张力。,Y111型封隔器,工作原理,将封隔器下至

9、井筒设计位置后，下放油管，靠油管柱重量，通过上接头中心管带动承重接头剪断坐封剪钉沿键下放，同时调节环压缩胶筒，密封油、套管环空。,上接头+胶筒+中心管,结构,Y111 我厂应用的封隔器主要有三种 Y211 Y221,主要技术参数,用途：用于分层试油、采油、找水、堵水和酸化。不仅能单独 使用，也可以和卡瓦式封隔器或支撑卡瓦配套使用。,封隔器（或下级封隔器）下端要接尾管，其尾管长度一般不能大于50m。最宜于浅井使用。封隔器坐封高度，决定于下入深度、坐封载荷和胶筒密封压缩距等因素。,技术要求,Y211型封隔器,封隔器下井时扶正体在小弹簧的作用下，紧贴套管内壁，轨道 钉处于短轨道上死点，卡瓦被锁球锁在

10、中心管上，保证封隔器顺利下井。下至预定位置后，上提管柱一定高度，轨道销钉滑至轨道下死点。此时再下放管柱，轨道销钉滑至长轨道，顶套推动挡 球套上移，锁球脱离中心管使卡瓦与锥体产生相对运动，锥体进入卡瓦使其张开，并卡在套管内壁。再下放管柱压缩胶筒密封油套环空。起封隔器时，上提油管柱，锥体脱开卡瓦，轨道销钉滑至长轨道的下死点，即可起出封隔器。,工作原理,密封+支撑+轨道换向,结构,主要技术参数,适用于套管内径为595/8in的油井的试油、采油、找水、堵水等工艺。,适用范围,下管柱时,管柱上提高度必须小于防坐距，一般不超过0.3m，否则封隔器中途坐封，如遇中途坐封，应上提管柱1m左右，使封隔器解封后再

11、下管柱。在井下条件允许时，封隔器下部应接3-4根油管作尾管，以利于封隔器下井和坐封。封隔器的坐封高度，决定于下井深度，坐封负荷和胶筒密封压缩距等因素。,技术要求,Y221型封隔器,工作原理,封隔器下至设计位置，慢慢上提管柱一定高度（上提高度依据坐封位置确定），然后正转管柱78圈，使轨道换向，然后边转边下放柱，使卡瓦在套管壁上建立一个支撑点，继续下放管柱，压缩胶筒，密封油套环空（坐封负荷控制在3040kN为宜）。如与Y111系列封隔器配套使用，以最上一级封隔器计算座封负荷。上提管柱，胶筒失去轴向载荷，靠自身弹力收回，同时中心管带动锥体上移，使锥体与卡瓦产生相对位移，卡瓦收回，工具即可顺利起出。,

12、适用于2500m以内的油井，与Y111封隔器和配套工具配合使用，可以实施分层采油、测试、堵水等多种工艺措施。,适用范围,技术参数,Y445型封隔器,工作原理,坐封与自验封：封隔器下到预定位置后，从油管投入30mm钢球，然后从油管打压，压力达到16MPa，实现坐封。当压力达到18MPa时，稳压5min，若压力不降，说明自验封已经完成，然后继续加压22MPa，打掉球坐。丢手：坐封后，上提管柱实现丢手（丢手力为5010kN）。回探：丢手后，上提管柱3-5m，再缓慢下放管柱，加压1-2t，探丢手鱼顶，位置不变说明工具锚定，坐封可靠，最后提出管柱。解封与打捞：用73mm油管连接专用打捞工具，下到丢手位置

13、，加压3-4,打捞抓楔入提解套沟槽内，上提即可解封。,结构,密封+锚定+自验封+解封+锁紧机构,管柱特点,采用双向卡瓦和步进锁紧机构，坐封牢固可靠，能承受高上、下压差，具有自验封功能。同时，液压封隔器座封可靠性高，可在常规机械式封隔器难座封油井上使用。,主要技术参数,技术要求,封隔器在下井过程中，遇卡时，承受上提力要小于200kN，如提不动时可进行坐封、丢手、打捞操作。解封时，上提下放动作应重复几次，以解封彻底。,工作原理,结构,丢手+挡砂+反卡瓦,普通防顶卡瓦壳体的下接头紧接在封隔器分层丢手管柱的最上一级封隔器的上接头处，接头恰爪则与油管相连并一起下入井中，下到预定层位后先采用机械方式压缩封

14、隔器坐封，然后从井口投入钢球，并用水泥车打压，此时钢球坐于球坐上，压力向下迫使锥体剪断剪钉，下行撑开卡瓦卡紧在套管壁上，实现丢手。同时，由于球坐随锥体下行，接头卡爪失锁，放压后上提油管，接头卡爪便带着护套、挂杆、球坐和钢球一起提出井口，此时胶皮碗张开并贴于套管内壁上防止砂埋卡瓦，锥体也在其摩擦力的自锁作用下不能退回。打捞丢手释放管柱时，下相应的对扣捞矛抓获锥体内的螺纹，上提管柱带动锥体上行将卡瓦收回释放，继续上提释放封隔器，并将整个丢手管柱起出地面。,四、防顶卡瓦,技术参数,用途,主要用于油井的深井浅修和电泵分层采油工艺。,自旋式脱接器,结构及工作原理,脱接器由上体和下体两部分组成，如图所示。

15、上体由上接头、防转销钉、轨道管组成，上体接在抽油杆下部。下体由中心杆、轨道套、键块、垫片、弹簧、下接头组成。下体接在活塞上。,结构,对接,作业对接时，上体与下体接触，中心杆进入上接头内，在轨道管的作用下，中心杆的头部被引入轨道管和上接头的槽孔内，此时中心杆与上接头之间只能做轴向相对运动，不能相对转动。在中心杆头部下入槽孔后，上接头的下端面才与轨道套的螺旋轨道键接触。螺旋轨道槽与键嵌合，由于中心杆与上接头不能旋转，而螺旋轨道键与中心杆下行压缩弹簧，使弹簧储能，直到中心杆相对转动，在弹簧所储能量的作用下，推动轨道套上行，螺旋轨道槽与螺旋轨道键相互嵌合，产生扭矩，使中心杆与上接头旋转90度，完成对接

16、过程，抽油杆就可带动活塞运动抽油。,脱节器,脱接,脱接时，上提抽油杆脱接器上行至泵口，泵口内径小于脱接器下体中轨道套的外径，轨道套被挡住，继续上提，就会使轨道套压缩弹簧后上行，螺旋轨道键就退出螺旋轨道槽。退出时迫使上接头与中心杆旋转90度，旋转90度后，中心杆头部与上接头的槽孔重合，完成脱接。完成脱接后，弹簧推动轨道套复位，因此，该脱接器可在井内重复对接。,技术参数,总长为600700mm；上体外径为63.5mm（95泵，83泵）、57.5mm（70泵）；下体外径为80mm（95泵，83泵）、64mm（70泵）；上端联接螺纹为CYG25抽油杆母扣或公扣；下端联接螺纹为CYG25抽油杆母扣或公扣

17、。,脱节器由上体、下体两部分组成。脱节器的上体为卡爪，连接在抽油杆最下端。其他部分组成脱节器下体，连接在泵活塞上，随泵一起下入井中。然后下抽油杆，当卡爪随抽油杆下行到与活塞相联的脱节器下体中心杆所在位置时，其内孔套住中心杆向下划移，继续下行到中心凸缘上部分台肩时，卡爪迫使锁套向下压缩弹簧继续向下滑移，当下行到限定位置时，卡爪靠径向扩张时产生的弹力收缩，恢复原状，这时锁套在弹簧力的推动下，套住卡爪，使卡爪中心杆和锁套对接为一体，从而使抽油杆与活塞联接。在检泵或换泵作业需要抽油杆与活塞脱开时，只需要将抽油杆上提，当脱节器上行到泵内释放接头处，释放接头内孔台肩挡住脱节器锁套，便开始压缩锁套，使弹簧压

18、缩，从而使脱节器上体与下体脱开。,结构原理,卡爪脱接器,脱节器总长 540mm刚体最大外径 78mm卡爪外径 61mm 内径 30mm释放接头 73mm联接螺纹扣 CYG25抽油杆适用范围适用于83mm以上的抽油泵。,1、安装灵敏的指重表，以便准确座封和判断脱节器对接情况。2、第一根抽油杆下端接卡爪脱节器上体，上紧力矩大于1500N/m。3、对脱节器时应轻放，严防猛顿、猛放。,技术参数,注意事项,结构及工作原理,六、泵下挡砂器,液砂分离装置主要由上接头，螺旋体、外管、分离锥体、下接头组成，外管上开有进液孔，螺旋体为中空的螺杆，分离锥体为具有一定锥角度的锥体。,接抽油泵,接沉砂尾管,根据经验液砂分离所需初速度为30m/s，以此为基础，以处理液量不同对分离装置系列化。,讲课结束！谢谢大家！,