目前压裂常用的井下工具有那些?各有什么作用?目前压裂常用的井下工具主要有:封隔器、导压喷砂器、水力锚、直嘴子及其它辅助工具。
它们的作用是:封隔器:用于分层压裂,将其下入射孔段底部1.5米左右。
对于上部套管需要保护的井,要下入保护上部套管的封隔器,使封隔器上部套管在压裂时不承受高压。
导压喷砂器:是与封隔器配套使用一次完成多层分压的喷砂工具。
作用:控制施工排量、产生压差。
改变压裂液流动方向。
水力锚:用于压裂施工时,固定管柱,防止管柱由于高压断脱在井内造成事故。
固定管柱,防止油管受压后上顶、产生弯曲、变形。
帮助封隔器工作,保护封隔器胶筒不因油管位移产生破裂失封,致使压裂失败。
直嘴子:控制施工排量。
产生压差,利于封隔器工作。
井下处常用压裂井下工具压裂施工井下工具分类•封隔器•控制类工具第一部分:封隔器1、K344型封隔器1)作用:该封隔器适用于中深井的合层、任意一层或分层的压裂与酸化,可以组成一次分压多层的压裂管柱和一次分酸多层的酸化施工管柱。
2)结构主要有上接头、胶筒座、胶筒、中心管、“O”型胶圈、滤网、下接头等。
(如图1所示)图1 K344型封隔器结构图3)工作原理封隔器下入井下设计深度后,从油管内加液压,高压液体经过滤网、下接头的孔眼和中心管的水槽作用在胶筒的内腔。
由于此压力大于油、套管环形空间的压力而形成压力差。
在此压差的作用下,胶筒胀大将油套管环形空间封隔住。
解封时只需泄掉油管内的高压,使油管与油套管环形空间的压力平衡,胶筒靠本身的弹力收回便可解封。
4)K344-115型封隔器主要技术参数(见表1)表1 K344-115主要技术参数表最大外径,mm φ115最小通径,mm φ55长度,mm 926坐封压力,MPa 0.5~1.5工作压力,MPa 35工作温度,℃902、Y344型封隔器1)作用:该封隔器主要用于分层压裂、分层酸化、以及实现某种技术目的进行的地层封隔作业。
2)结构主要有上接头、压帽、梯形盘根、中心管、衬套、胶筒、隔环、下胶筒座、上活塞、上缸套、中间接头A、短中心管、下活塞、下缸套、中间接头B、“O”型胶圈、和下接头等组成。
(如图2所示)图2 Y344型封隔器结构图3)工作原理当将此封隔器下至井下预定深度坐封时,从油管内打入高压液体加液压。
高压液体经过中心管的孔眼和滤网罩作用在上活塞和下活塞上,推动活塞上行压缩胶筒,使胶筒直径变大,密封油、套管环形空间。
当需要解封时,只须放掉油管内的液压,活塞便在胶筒的弹力作用下退回,胶筒便回收而解封。
4)Y344型封隔器主要技术参数(见表2)表2 Y344主要技术参数表参数Y344-114 Y344-148最大外径,mm φ114φ148最小通径,mm φ48φ60总长,mm 1295 1440坐封压力,MPa 1.2 1.2工作压力,MPa 60 60工作温度,℃120 1203、Y241型封隔器1)作用:该封隔器主要用于分层压裂、分层酸化、以及实现某种技术目的进行的地层封隔作业。
2)结构主要有调节钢套、反洗活塞、胶筒座、锯齿锁定套、卡瓦块、卡瓦套、控制环、皮碗、上下胶筒、上接头、锁环、下活塞、下中心管、压帽、中胶筒、中心管、锥体等组成。
(如图3所示)图3 Y241型封隔器结构图3)工作原理采用液压坐封、上提管柱解封的工作方式。
在油管内液体压力的作用下,封隔器坐封活塞上行打开限位机构,推动卡瓦锚定部分上行并压缩胶筒,实现坐封和锚定,同时锁紧机构进入锁紧状态。
在油管内液体压力消失后,由于锁紧机构进入锁紧状态,卡瓦锚定部分不会回收使封隔器一直处于坐封状态。
上提管柱,封隔器中心管与外层各部分发生错动解除锁紧状态,其它各部分在摩擦力和弹性力作用下恢复原位,实现封隔器的解封。
4)Y241型封隔器主要技术参数(见表3)表3 Y241主要技术参数表规格Y241—148 Y241—115总长,mm 1548 1430最大外径,mm φ148φ115内径,mm φ62φ54坐封压力,MPa 29 29工作压力,MPa 60 60工作温度,℃120 120卡瓦张开外径,mm 165 130解封力,kN 15~20 15~20连接螺纹 2 7/8 UPTBG 2 7/8 UPTBG4、Y341型封隔器1)作用:主要用于分层、分层、分层找水、堵水,也可以和配套工具组合用于分层压裂酸化等,一般可以多级使用。
2)结构主要有上接头、锁套、解封剪钉座、坐封剪钉、锥环、锁环、索还座、上平衡活塞、缸套、外中心管、内中心管、下平衡活塞、胶筒、上下调节环、坐封剪钉、坐封活塞、活塞套、下接头等组成。
(如图4所示)图4 Y341型封隔器结构图3)工作原理坐封时,从油管内加液压,液压推动活塞上行,坐封剪钉被剪断,坐封活塞推动上下调节环外中心管、锁紧座一起上行压缩胶筒并锁紧,使封隔器处于坐封状态。
解封时,上体油管柱,解封剪钉被剪断,解封剪钉座、锥环和锁环被卡在锁套内,随管柱向上运动。
锁紧座、外中心管、上调节环、下调节环、和坐封活塞在胶筒的弹力作用下退回,胶筒收回解封。
4)Y341型封隔器主要技术参数(见表4)表4 Y341主要技术参数表型号Y341-115 Y341-148最大外径(mm)φ115φ148内通径(mm)φ50φ60总长(mm)1460 1580工作压力(MPa)60 60工作温度(℃)120 120坐封压力(MPa)15 15反洗排量(m3/h)30 30解封力(kN)15~25 15~255、Y111型封隔器1)作用:该封隔器适用于分层试油、采油、找水、堵水和酸化。
可单独使用,也可与卡瓦式封隔器或支撑卡瓦配套使用。
2)结构主要有上接头、胶筒座、胶筒、中心管、“O”型胶圈、承压接头、坐封剪钉、压缩距垫环、下接头等。
(如图5所示)图5 Y111型封隔器结构图3)工作原理按所需坐封高度(油管挂距顶死法兰的高度)下放管柱。
因承压接头和下接头与尾管(或卡瓦式封隔器,或支撑卡瓦)为支点,坐封剪钉在一定的管柱重量作用下被剪断,则上接头、调节环、中心管和键一起下行压缩胶筒,使胶筒的外径变大,封隔油、套管的环形空间。
上提管柱,胶筒就收回恢复原状。
4)Y111-115型封隔器主要技术参数(见表5)表5 Y111-115型封隔器主要技术参数表参数Y111-115最大外径,mm φ115最小通径,mm φ62总长,mm 626坐封载荷,kN 60~80工作压力,MPa 上15下8工作温度,℃1206、JXY221-115封隔器1)作用:适用于分层试油、采油、测试、找水、堵水、酸化等工艺,可单独使用,也可与Y111型封隔器配合使用。
2)结构(见图6)图6 JXY221封隔器结构图3)工作原理JXY 221封隔器在下钻前,必须把它倒槽至下钻状态,下钻至设计位置后,上提1m,右旋2/3圈,此时下接头上的定位销从牵引体的J型槽中滑出,释放中心管下行,将首先关闭和密封旁通阀,继续下放管柱,推动胶筒和锥体下行,由于牵引体上的扶正块的摩擦作用,在下放过程中,牵引体上的卡瓦和锥体产生相对移动,锥体就会撑开卡瓦,使封隔器上的卡瓦牢固锚定在套管壁上,继续施加座封载荷,封隔器的胶筒受压缩胀大,当载荷增加至60~80KN时,封隔器就会可靠座封。
完成施工后,直接上提管柱将首先打开封隔器的旁通阀平衡上下压力,继续上提管柱封隔器就会解封。
上提管柱后封隔器自动处于下钻状态,此时可以继续起钻,也可以直接下放管柱继续下钻,需要座封的时候重复座封动作即可。
该封隔器可以按照设计需要重新座封多次。
4)主要技术参数表6JXY221—115型封隔器主要技术参数表规格型号JXY221—115总长,mm 1390外径,mm φ115内径,mm φ48座封负荷,kN 60~80工作温度,℃120卡瓦张开外径,mm 128.5连接螺纹 2 7/8 UPTBG第二部分:控制类工具1、水力锚1)作用:防止井下工具产生轴向位移。
用于油层水力压裂、水井增注改造、水力喷砂、切割(或喷砂射孔)等井下作业管柱的锚定。
2)结构按水力锚的锚爪限位方式分为:扶正式(KFZ)、挡板式(KDB)、板簧式(KBH),一般我们常用的是扶正式和挡板式两种。
锚牙的复位分为弹簧复位、胶件复位和自由复位三种。
常用的是弹簧复位,自由复位方式是一种新型结构,工作更可靠,但结构更复杂。
结构见图7、图8。
图7 扶正式水力锚结构图图8 挡板式水力锚结构图3)工作原理从油管内打入高压液体,锚爪在高压的作用下压缩内压簧和外压簧,并被推向套管壁、卡紧在套管内壁上。
以此来克服在作业施工中产生的轴向推力,起到固定井下管柱位置的作用。
4)水力锚技术参数(见表7)表7 水力锚主要技术参数表规格型号KFZ117-46KDB112-42 KDB146-60钢体最大外径,mm φ117φ112φ146钢体内径,mm φ46φ42φ60工作压差,MPa 60 60 60工作温度,℃120 120 120启动压差,MPa 0.6~1.0MPa2、滑套导压阀1)作用:适用于油气井不动管柱分层压裂施工,在压裂下层时处于关闭状态,压上层时打开,且形成一定的节流压差保证封隔器的可靠座封。
2)结构主要由滑套、滑套节流阀剪钉、内眼管、喷嘴、球座瓦片、上接头、外钢套、下接头等组成。
(如图7所示)图8 滑套导压阀结构图3)工作原理使用时投球,钢球落入滑套导压阀中与滑套连接的球座瓦片上,当加压后,剪断销钉,球座瓦片带动滑套下移,开启出液孔,打开油套连通通道。
当滑套随着球座瓦片一起向下移动到一定位置后,球座瓦片散开,使阀体通过直径扩大,座落在球座瓦片上的钢球可以自由通过阀体掉落到管柱下部。
4)滑套导压阀主要技术参数(见表8)表8 滑套导压阀主要技术参数表参数滑套导压阀(A级)滑套导压阀(B级)最大外径,mm φ114φ114内通径,mm φ42φ34总长,mm 520 520工作压力,MPa 60 60工作温度,℃120 120坐封压力,MPa 滑套开启压力5~8 滑套开启压力5~83、导压喷砂器1)作用在选层压裂、酸化时坐封上、下封隔器,并且提供流体进入地层通道。
2)结构主要由上接头、导压本体、导压内套、滤网、喷咀等组成。
3)工作原理从油管内经上接头泵入高压液体,经喷咀节流,承压体变向后沿导压本体的侧孔注入地层,产生的压差使上封隔器坐封。
同时,高压液体经内外导压体的空隙流向下封隔器,使下封隔器坐封。
4)KPS-114导压喷砂器的主要技术参数表9 KPS-114导压喷砂器主要技术参数表参数KPS-114导压喷砂器总长,mm 663最大外径,mm φ114工作压力,MPa 35工作温度,℃90连接螺纹 2 7/8 UPTBG。