遇油膨胀封隔器坐封计算参考

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遇油膨胀封隔器的封隔性能研究

遇油膨胀封隔器的封隔性能研究

过 A S S有限元计算遇油膨胀封隔器在井下的接触压力 ,建立封隔器封隔性能分别与胶筒长度 、厚度关 系的计算模 型。 NY 结果表明 ,遇油膨胀橡胶 的热膨胀与吸油膨胀相一致 ,通过膨胀橡胶的热膨胀分析可 以合理描述出膨胀橡胶吸油膨胀后 的状态。有限元分析表明 ,随着胶筒长度和过盈厚度的增大 ,封隔器的封隔性能都呈指数规律增大。
A s atAcodn h el gp p r d e n n es utr ein m to f ak r b sdo h h r l bt c: crigt tesai r et j g me t dt t cued s eh do c e ,ae ntetema r o n o yu a h r g p
e p n in d s rp in o i a s r t n e p n ig o wel a e ,h o tc r su e o wela e S a ay e y F x a so e ci t fol b o pi x a d n fs l k r te c n a tp es r fs lp k rWa n lz d b EM , o o p
ma n td fitree c fr b e . g i e o n efr n e o b r u u
Ke wo d :s l a e ;h r a x a so ola sr to x a dn sai g p p ry y r s wel k r te l e p n in;i b o in e p p m p n ig;e l r e n o t
遇 油膨 胀 封 隔器 的 封 隔性 能 研 究
马明新 步玉环 曹成 章 李 硕
(. 1 胜利石油管理局钻井工艺研究院 山东东 营 2 70 ; 50 0 2 .中国石油大学 ( 华东 )石油工程学 院 山东青岛 2 65 ) 6 55

封隔器座封方余

封隔器座封方余

封隔器座封方余计算一、单一管柱座封方余计算ΔL=FL/EAΔL------只考虑伸长量的方余,mF------------座封吨位,kgL-----------管拄总长,mE-------钢材弹性系数,2100000kg/cm 2A--------管体截面积,cm 2(73mm 油管截面积11.68cm 2,88.9mm油管截面积16.7cm 2)封隔器有一个空滑段约12cm中和点以下受压缩的一段会产生弯曲ΔL 弯曲=EIqP 822δ 其中:I=64π(D 4-d 4)×10-2δ-------油管和套管之间的间隙,mmI--------管柱横截面的惯性矩,md.D---------管柱内外径,mmq------------在流体中每米管柱的重量,N/mE-------钢材弹性系数,20580000N/cm 2p------------座封吨位,N实例:井筒内为清水,2000米73mm 油管带封隔器在139.7mm 套管(壁厚9.17mm)内座封,加压10吨,计算方余。

1、只考虑伸长量的方余:ΔL=FL/EA=10000×2000÷2100000÷11.68=0.82(m)2、中和点以下弯曲缩短EIq P 822δ=48.342×980002÷8÷20580000÷3.14×6400÷(73.024-624) ÷81.63=0.25(m)3、方余0.82+0.25+0.12=1.19(m)二、复合管柱座封方余计算实例:井筒内为清水,3000米88.9mm 油管、1000米73mm 油管带封隔器在139.7mm 套管(壁厚9.17mm)内座封,加压12吨,计算方余。

1、只考虑伸长量的方余:ΔL 1=FL/EA=12000×3000÷2100000÷16.7=1.03(m)ΔL 2=FL/EA=12000×1000÷2100000÷11.68=0.49(m)2、中和点以下弯曲缩短EIq P 822δ=48.342×1176002÷8÷20580000÷3.14×6400÷(73.024-624) ÷81.63=0.36(m)3、方余1.03+0.49+0.36+0.12=2.0(m)三、影响座封方余的其它因素压裂时管柱的鼓胀效应和螺旋屈曲效应会让管柱缩短。

遇油 遇水 膨胀 封隔器

遇油 遇水 膨胀 封隔器

遇水遇油膨胀封隔器目录一膨胀橡胶封隔器设计原理及优点二膨胀橡胶封隔器规格及特性三膨胀橡胶封隔器相关测试四不同封隔器的工艺对比五应用案例一、封隔器设计原理及优点在钻完井过程中,传统方法对泥岩层、水层进行层间隔离通常采用机械式封隔器。

然而,采用这种传统方法存在工艺复杂、作业困难、密封效果不好等缺点。

–需安装坐封配套工具–作业过程中工艺复杂–层间隔离密封效果差–实际应用有效期较短机械式封隔器结构图因此,为了解决传统机械式封隔器存在的诸多问题,我公司研发出可替代机械式封隔器的遇水遇油膨胀橡胶封隔器。

我公司生产的膨胀橡胶封隔器是利用膨胀橡胶对油、气井中的碳氢化合物进行热活力吸收从而实现自身膨胀,达到密封管线环空的作用。

其安装方便,即可用于不规则裸眼井眼,又可用于套管内密封。

优点:¾下入方便、作业安全可靠¾无需安装其它坐封工具¾无需注水泥和射孔作业¾可密封不规则的裸眼井眼¾各种地层条件下可实现膨胀密封¾更有效实现层间隔离¾密封性能可靠,使用寿命长定位环橡胶基管¾OSR系列,在井下遇油或油基泥浆可自行膨胀¾WSR系列,在井下遇水或水基泥浆可自行膨胀。

¾WOSR系列,在井下遇油水混合液,可自行膨胀。

按橡胶性能分类结构二:膨胀橡胶一体式封隔器SP系列结构一:膨胀橡胶套式封隔器SR系列按封隔器结构分类膨胀橡胶套SR系列(型号一)膨胀的橡胶套SR长度(mm):300、600、800,可以根据不同的地层环境进行相应配置。

ACBD1234编号12 3 4封隔器长度mm A1975252530753625单个橡胶体长度mm B300 300 300 300母扣卡瓦位长度mm C 800-1100800-1100800-1100800-1100公扣卡瓦位长度mm D 350-450350-450350-450350-450膨胀橡胶一体式封隔器SP 系列(型号二)长度(m ):2.5,3,3. 5可以根据不同的地层环境进行相应配置。

封隔器设计计算

封隔器设计计算

1.4.4 油田用封隔器的通用技术条件1)名词与术语(1)封隔件——直接起封隔井内工作管柱与井壁环形空间作用的封隔器部件。

(2)坐封——按给定的方法和载荷,使封隔件始终处于工作状态。

(3)解封——按给定的方法和载荷,解除隔件的工作状态。

(4)稳压——在不补充压力和不改变工作条件的情况下,将已建立起的流体压力,保持在规定的范围内。

(5)坐封载荷——封隔器坐封时,所需的外加载荷。

(6)解封载荷——封隔器解封时,所需的外加载荷。

(7)换向疲劳——封隔器坐封后,改变工作压差方向的次数。

2)封隔器的基本参数(1)工作压力工作压力数值应从以下给出的系列中选取。

单位/MPa。

压力 0.7 1.0 1.5 2.0 2.5 3.5 5.0 7.0 10.0 (2)工作温度工作温度数值应从以下给出的系列中选取。

单位/℃温度 55 70 80 90 120 150 180 300 370(3)刚体最大外径刚体最大外径数值优先从以下给出的系列中选取。

单位/mm最大外径 90 95 100 105 115 120 135 140 144 148 152 165 185(4)刚体内通径刚体内通径数值优先从以下给出的系列中选取。

单位/mm刚体内通径 38 40 46 50 55 62 76 85 95 100 1051 强度校核1.1 内中心管壁厚的校核计算内中心管材料选用20CrMo 钢,其许用应力为[σ]=600MPa ,设计壁厚t =5mm 。

如图1.1所示,内中心管在力的作用下处于空间应力状态,有:()()()()⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫--+--=-----=2222202202222222022022r a b a b P P a b P b P a r a b a b P P a b P b P a i i i i r θσσ 由于此内中心管只受到内压而无外压,这时在上述公式中,令P 0=0,得到应力计算公式:⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=112222222222r ba b a P r b a b a P i i r θσσ 上式表明,σr 恒为压应力,而σθ恒为拉应力,沿筒壁厚度,σr 和σθ的变化情况如图1.2所示:在筒壁的侧面处,r =a ,两者同时达到极值,因为两者同为主应力,故可记为:σθ=σ1,σr =σ3。

石油钻井完井遇油封隔器说明书

石油钻井完井遇油封隔器说明书

遇油膨胀套管外封隔器
使用说明书
AN-TWPSW型系列遇油膨胀套管外封隔器
使用说明书
1.产品简介
遇油或遇水膨胀式封隔器是基于聚合物材料在油气或水环境下的膨胀为基础,在热力作用下,液态烃或水进入高分子结构中,使遇油或遇水膨胀橡胶持续膨胀,以此密封套管外环形空间。

目前,这种新型工具已用于固井和完井,应用在裸眼和套管内,是一种新型的井下工具。

2.结构原理
密封元件直接粘接到任何尺寸的中心管上。

密封元件长度为1.0—9.0m,可供用户选择。

其外径尺寸可根据压差、操作条件以及其他尺寸要求进行调整。

较厚的胶层,可使橡胶获得更大的膨胀。

AN-TWPSW型遇油膨胀套管外封隔器结构示意图
AN-TWPSW型遇油膨胀套管外封隔器实体照片3.应用特点
(1)持续膨胀、自我修复。

(2)适用于高温高压条件。

(3)不占用钻机时间。

(4)无送放工具,无任何不良影响,无技术风险。

4.规格型号及技术参数
AN-TWPSW型系列遇油膨胀套管外封隔器技术参数
5.使用方法及注意事项
(1)封隔器下井前应进行通井作业,以确保封隔器的安全顺利下入。

(2)封隔器要轻拿请放以免损伤胶筒。

(3)下井过程中要注意控制速度,严禁猛提快放,以免损伤胶筒。

(4)确保套管在24小时内下完,以防胶筒提前膨胀。

6.典型的遇油膨胀封隔器座封外径和耐压差与时间试验关系曲线
试验条件:胶筒内径:Φ139.7mm,胶筒外径:Φ203mm ,胶筒长度:3000mm (1)遇油膨胀封隔器座封外径与时间关系曲线(80℃、原油)
(2)遇油膨胀封隔器在耐压差压力与时间关系曲线。

封隔器的密封性判据及结构设计方法研究

封隔器的密封性判据及结构设计方法研究
发生剪应力破坏。
对于地层压 裂破坏来说 ,地层发生压裂破坏的表 征量是地层 的抗 压强 度 ( 用 表示 ) ,故 封 隔器 与 地层 的接触 压力 P要 小于 地层 的抗 压 强度 o ,定 义 r 地层未发生压裂破 坏时 的最大安 全接触 压力 P 与地 , 层抗压强度 的比值为地层破裂 安全 系数 s 则
在 以上评判准则 的基础上 ,可以建立以下封隔器 的密封性设计依据 。
2 1 封 隔 器 的封 隔性 .
封 隔器 的作用 主要是保证封 隔的上下层位不发生 窜流。一般情况下 ,对于封 隔器拟 封隔 的地层来说 ,
比值为地层剪应力破坏安全系数 . s ,则
封隔器下部地层为高压气 层时对 封隔器 的密封性要求 更加严格 ,此时封隔器下方的气 窜压力更 大。为此假 设封 隔器下方气窜压力为 P ,若封 隔器在井下能 够
b rsr cu e b h u rc i lt n meh d a d c n b p le od fee ttp so a k r i p o i e h h oeia e t t r y te n me ia smu ai to n a e a pid t i rn y e fp c e ,t rvd ste te r t l u l o f c
裂安全系数 s 应 大于 1 。其 具体取 值应 根据 地 层 的 特性来 确定 ,地层 越硬 ,S 以取值 较 小 ,10 可 .5~
11 ;地层越软 ,s 可 以取值较大 ,1 1 12 。 .5 . 5— .5
2 22 地层的剪应力破 坏 ..
( )封隔器 胶筒 在井下 压差 作用下 不 发生 应力 3
c n i e e a a t i t ew e a k r n r t n, e s aigp o et n b e aey o a k r T e s cu ed - o sd r t d p a l y b t e n p c e df ma i t e l r p r a dr b rsft f c e . h t t r e s h b i a o o h n y u p u r

美国石油工程培训基础-油管受力与封隔器坐封计算-Tubing Movement


BLEED PRESSURE OFF Reference Initial Conditions
PRODUCING Final Condition #1
SHUT-IN Final Condition #2
Adjusted Timeline
Pressure definitions
Hydrostatic Pressure: The pressure at a given depth in a static liquid as result of the weight of the liquid above that point acting on a unit area. This pressure increases with the depth.
Reference initial conditions: Initial well conditions used for all future calculations that is derived from multiple tubing movement simulations, example, when simulating a Hydraulic packer with floating seal (PBR) a previous simulation need to be done to calculate initial seals movement (High Space Out)
Free Movement
Limited Movement
No Movement
Tubing movement and Packer Envelope Theory
Timeline and Adjusted timeline

遇油自膨胀封隔器的研究与应用

验 初次 获得 成功 。
1 技 术 分 析
目前 ,自膨 胀封 隔器 主要包 括 遇油 自膨胀 封隔 器 Y F和遇 水 自膨胀 封隔器 S F2个 系列 。笔 者主 Z Z 要 介绍 遇油 自膨 胀封 隔器 。
1 1 结构 .
进行 开发 ,完井 采用 遇油 膨胀 封 隔器 ,可有 效控 制
12 工作 原理 .
自膨 胀 封 隔 器可 以随完 井 管 柱 一 同下 人井 内 , 当封 隔 器 到 达 指 定 位 置 后 ,橡 胶 在 井 筒 内 液 体 ( 油 ) 的浸泡 下缓 慢 膨胀 ,直 到紧 紧 地贴 住 井壁 原 ( 眼壁或 套管 内壁 ) 裸 ,从 而达 到隔 离井段 的 目的 。
隔器进 行非 固井 完 井 ,有 效 地 开 发剩 余 油 资 源 。 自膨胀 封 隔器在 国外 的成 功应用 表 明 ,该 产 品是 降 低 油气 田开发 成本 、提 高采 收率 的有 效工 具 。 近 年来 ,国 内油 田引进 国外 公 司 的遇 油膨 胀封 隔器技 术 ,已成 功 下 井 4 0多 口 ,取 得 较好 应 用 效
1..
基管 外径 19 7 r 3 . m、材 质 N 0钢 ,胶筒 外径 n 8 2 3mm、长度 30 0m 0 0 m,总长度 4 1 2m 0 m,耐温
压力是影 响材 料膨 胀速 度 的另一 因素 ,将 采集 数据进行 分析对 比发 现 ,压力 越 高 ,材料初 始膨 胀 速度越慢 ,但是 围压大会加快材料 吸收原油 的速度 ,
石 油


一 3 一 9
21 0 0年
第3 8卷
第 1期
CHI ET NA P ROLEUM MAC NE HI RY
● 新产 品 开 发

准确确定卡瓦式封隔器坐封位置的计算方法


式中 : D, d — — 管 柱外径 、 内径 , c m; p u —— 管柱 底部 静液 柱压 力 , k g / c m 。 图1 b条件 下 :
F=丌 ( D p 肿 一d p m) / 4 ( 6 )
管柱 在地 面 时 ,管柱 内外都 处 于 大气 压 下 。 下 井 后 ,管柱 内外 将分 别受 到管柱 内静 液柱 压力 及 环
空 静液柱 压力作 用 ,产生纵 向上 伸长或 收缩 ,即
AL := ( 2 )
具 ,通常都 要求施 工人 员准确 确定 封 隔器在 井下 的
实际坐 封位置 , 避 开套 管 接箍 ,以保 证 封 隔器 坐封
第2 2 卷
第5 期
庞振力 : 准确确定卡瓦式封 隔器坐封位置 的计算方法
7 l
管 柱产 生压 缩形 变 , 即
AL =一 ( 4 )
由( 2 ) 式, 其中 △ p =0 , A p 2=1 5 0 . 2 k g / c m ,
R =1 . 1 7 7 , 则
关键词 封 隔器 坐 封 管柱 长 度 变 化 中 图分 类号 : T E 2 7 文 献标 识码 : B
文章编号 : 1 0 0 4 —4 3 8 8 ( 2 0 1 3 ) 0 3 —0 0 7 0—0 2
O 引

值 ,℃。 1 . 2 压力变 化
封 隔器 是 用 来 封 隔 井 筒 内上 下 地 层 的常 用 工
式 中: △己 —— 浮力产 生 的型变 量 , m; F —— 管 柱所 受 的浮力 , k g 。


二2 0 1
0 . 4 7 ( m)
. 三 二! : : Nhomakorabea 2 2 . 1×1 a 6 ×( 1 . 1 7 7 2 —1 )

遇油\遇水自膨胀封隔器在水平井完井中的应用


Ab ta t Oi wa e —wel g p c e s a n w l c mp ein t o n t e olf ls C mp r d t sr c : l t rs li a k ri e wel o lt o li h i i d . o a e o \ n o e
环节 的重 要纽 带 。在 早 期 , 完 井 的认 识 仅停 留 在 对
下套 管 固井 和射孔 上 , 完井 技 术 仅 是 固井 技术 和 射 孔技 术 的结合 。随着对 储层 物性 的深 入研 究 和采 油
工艺 的需 要与 发展 , 们 逐 渐 认 识 到 完井 是 建 立 在 人 对油 、 气储 集层 的 地 质结 构 、 油 性 质 、 储 岩石 力 学 性 质 和 流体 性 质 全 面 分 析 的 基 础 之 上 论 结合 在 一起 , 是一 项 系统工 程 。 自膨胀 封 隔器水 平 井完 井 技 术 是 以遇 油\ 水 自膨 遇
ZHANG o we S N ej n, Gu — n, HE Z -u TONG e g, Zh n HAO h n — in, Z o g xa ZHANG e— i g, AN Je W i n QI i p
( sa c n ttt f Per lu Ex oa in & De eo me t Bejn 0 0 3. ia Ree r hI si eo toe m plr to u v lp n . iig 1 0 8 Ch n )
平井 完 井 , 以提 高完 井效 率 , 可 降低 完井风 险 , 少完 井 费用 。介 绍 了 自膨 胀 封 隔 器在 水 平 井裸 眼 减 分段 、 固井辅助 密封 、 多分 支井 完井 3个方 面 的应 用 , 并说 明 了该 完 井技 术 的工 艺特 点和技 术优 势 。
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油比重 0.908 0.896 0.894 0.891 0.891
0.901
封隔器遇油
含水(%) 膨胀时间
(h)
38.62
1
29.38
1
ห้องสมุดไป่ตู้
17.14
1
8.36
1
4.12
7
5.05
4
6.15
4
3.16
4
2.23
22
1.5
1
1.32
1
1.49
1
0.47
72
膨胀速率 (mm/24h)
3 3 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
预计目前间 隙(mm)
-8.762
-9.27
-9.27
-8.835
封情况。
膨胀量 (mm) 0.125 0.125
0.25 0.25 1.75
1 1 1 5.5 0.25 0.25 0.25 18
裸眼平均156.21
145
11.21
120
3#
4855.17-4850.54 (中胶位置4853.04m)
裸眼平均156.21
145
11.21
120
4#
4801.35-4798.68m(中 胶位置4801.35m)
7″套管157.08
145
12.08
120
29.75 29.75 29.75 29.75
遇油膨胀封隔器膨胀情况
封隔器 编号
坐封位置(m)
坐封段井径(mm)
封隔器胶筒 需要膨胀量 目前膨胀时 预计目前膨胀 外径(mm) (mm) 间(h) 量(mm)
1#
5018.73-5013.72 (中胶位置5016.41)
裸眼平均157.226
145
12.226
120
2#
4927.22-4922.45 (中胶位置4924.95m)
说明:1、 目前时间为1月17日11:15。 2、 1月14日13:15累计排液94.2m3井口见油气。 3、 根据含水填上对应的膨胀速率,以及对应的胀封时间,即可算出目前间隙,判断胀封情况。
见油日 期
见油时间点
目前日期
目前时间 点
膨胀时间
14
13.15
19
13.15
120
井号
TK146H TK146H TK146H TK146H TK146H TK146H TK146H TK146H TK146H TK146H TK146H TK146H TK146H
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