压裂井下工具
井下水力喷砂压裂工具典型结构及应用

作 者 简 介 : 薇 ( 8 ) 女 . 西 渭 南 人 , 0 7年 毕 业 于 西安 范 1 4 9 , 陕 20 石 油 大 学 计 算机 科 学与 技 术 专 业 . 读硕 士研 究 生 。 在
联 系 电 话 :0 9 8 3 2 1 ( 2 ) 8 8 6 3
第3 7巷 第 6期
第3 7卷 第 6期
20 0 9年 l 】月
石
油
钻
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TECHNI QUE S
设 备 与 工 具
井 下 水 力 喷 砂 压 裂 工 具 典 型 结 构 及 应 用
表1砂堵法隔离水力喷砂压裂井下工具结构参数名称内径mm外径mm长度m连续油管接头44458128022万向接头44458128029剪切接头27948128023扶正器44459270030喷射工具28708128030单向阀25408128037斜口444581280203国内水力喷砂压裂工具的应用中国石油勘探开发研究院廊坊分院研制的井下水力喷砂压裂工具已在国内多个油田进行了应用增产效果明显
以定 向射 孔 , 需 机 械 封 隔 。 介 绍 了水 力 喷砂 压 裂 系统 的 构 成 、 工 工 艺 及 其 特 点 。 着 重 介 绍 了 目前 国外 典 型 的 无 施 水 力喷 砂 压 裂 工具 , 阐明 了 国外 喷射 器 结 构及 其连 接 方 式 的发 展 , 国外 所使 用 两 种 典 型 工 具 的 结构 、 用及 其 操 作 作 步骤 , 对 这 两 种 井 下 水 力 喷砂 压 裂 工 具 的 应 用进 行 了介 绍 , 明 了其 适 用 性 。并 对 国 内所 使 用 的 典 型 水 力喷 砂 并 说 压 裂 工具 进 行 了介 绍 , 出 了工 具 中关键 部件 喷射 器 的基 本 结构 , 联 系 国 内现 场 实 际 的 应 用 情 况 , 明 了 水 力 喷 给 并 说 砂 压 裂是 一种 有 效 的增 产技 术措 施 。 最后 建 议 , 内研 制 井 下 水 力 喷 砂 压 裂 工 具 时 , 对 喷 嘴 减 磨 和 参 数 优 化 进 国 应
常用井下作业工具

修改或该型设计次数, 用阿拉伯数字表示 工厂代号,用汉语拼音字母表示 最大工作压力/公称通径,用阿拉伯数字表示 产品代号,用汉语拼音表示
采油(气)树连接型式分为螺纹式、法兰式和卡箍式三种,法兰式 和卡箍式最常用。 采油(气)树最大工作压力由其端部或出口连接的最大工作压力决 定。
KQS25/65型采气树
基本参数: 工 作 压 力: 最大工作行程: 外 型 尺 寸: 重 量:
≤16MPa 60mm Φ 122×780 40.89kg
防污染液压防喷盒结构示意图
1、轴承压盖,2、扶正轮,3、木螺钉,4、螺杆,5、卡接头,6、螺栓,7、支撑体, 8、U形销,9、卡环,10、主体筒,11、护碗,12密封胶柱,13、排污套,14、排污 接头,15、密封盘根,16、密封盘根,17、液缸,18、油堵,19、传压接头,20、密 封盘根,21、护套,22、复位弹簧,23、活塞,24、下接头
坐封方式代号 1
转动管柱
2 转动管柱
自封
3 自封
液压
4 液压
下工具
5 下工具
热力
6 热力
解封方式名称 提放管柱
解封方式代
1
2
3
4
5
6
支撑压缩式封隔器
该类型封隔器以井底(或卡瓦封隔器和 支撑卡瓦)为支点,地面加压一定管柱重力 老坐封的封隔器。可进行分层试油、采油、 卡水、堵水和酸化等施工作业。
主要技术参数
活门吊卡
月牙吊卡
空心杆卡子
泵杆吊卡
吊环
吊环有双臂吊环和单臂吊环,他的作用是与游 动滑车大钩相连,下连吊卡便于起下作业。
吊卡、吊环现场应用
地面管线锚定工具
地锚
地面管汇连接附件
井下工具系列 精华

井下工具类——封隔器Y111系列封隔器规格型号Y111-110Y111-114最大外径110mm 114mm通径60mm 62mm总长790mm 790mm工作压力25~35MPa 25~35MPa工作温度120℃120℃坐封力60~80KN 60~80KN2.结构简单,性能稳定可靠;3.使用方便,成本低。
主要由上接头、胶筒、中心管、下接头、限位体等部分组成。
该封隔器是用尾管或卡瓦封隔器为支点支撑,下放管柱时上接头和中心管下行压缩胶筒使封隔器坐封,封隔油套环形空间。
解封时上提管柱封隔器胶筒回收,封隔器解封。
该工具单独使用或与Y211、Y221或Y521型联用,进行分层试油,分层采油,分层卡水等作业,该工具的主要优点在于结构简单,工具长度短,坐封可靠,操作特别方便。
井下工具类——封隔器Y221A 系列封隔器摩擦换向器等组成。
该封隔器采用单向卡瓦支撑,上提正转管柱后下放,轨道销钉从短槽滑入长槽,从而卡瓦与锥体楔形面产生相对运动,张开的卡瓦紧紧地卡在套管内壁上,实现锚定。
同时下放时管柱的部份重量使胶筒轴向压缩径向膨胀,达到密封油、套环空之目的。
解封时上提管柱即可解封。
2.坐、解封灵活,操作方便;3.可重复坐封、解封、多点卡封。
砂、分层注水等井下作业,该工具具有结构简单,操作使用方便等优点。
井下工具类——封隔器Y221B系列封隔器管、胶筒、下接头等组成。
该型封隔器坐封可靠,操作比较方便。
坐封时,先上提并正转管柱,然后下放管柱,轨道销钉从短槽滑入长槽,从而卡瓦与锥体楔形面产生相对运动,张开的卡瓦紧紧地卡在套管内壁上,实现锚定。
同时下放时管柱的部份重量使胶筒轴向压缩径向膨胀,达到密封油套环空的目的。
解封时上提管柱即可解封。
2.坐、解封灵活,操作方便;3.可重复坐封、解封、多点卡封。
该封隔器主要用于分层试油、分层采油、卡水、防砂、分层注水等井下作业,该工具具有结构简单,操作使用方便等优点。
井下工具类——封隔器Y341系列封隔器构四大部份组成。
常用井下工具原理与用途

5)单向阀
2、开关类
工作原理:正常情况时,单向阀处于关闭状态,如要打开单向阀需 下入插入管柱,达到额定插入力时,可打开单向阀通道,如需要关 闭单向阀时,取出插入管柱,阀扭簧的弹力处关闭,可以防止井中 液体返吐。
39
2、开关类 6)YKG型液压开关器
通过地面向套管加液压控制开关状态,并且始终处于正向关闭,防 止地面液体进入地层产生污染。
密封作用,反向循环流井时,堵塞器压缩弹簧,使 通道打开,实现反向洗井。
37
2、开关类 4)多功能分酸器
上接头
中心管
球 锁块 滑套芯子 弹簧 下接头
多功能分酸器结构示意图
工作原理:投球蹩压,打掉滑套芯子使压裂(反洗)通道打开,可 进行酸压以及反洗施工。上提管柱解封,锁块滑入中心管内,从而 使上接头与中心管脱离,补偿机构打开,实现逐级解封功能,反洗 通道在弹簧作用下自动关闭,不影响对下部管柱反洗井。
27
4、卡瓦式封隔器
6)可取式桥塞
用途:用于压裂、堵底水等施工作业 。 结构:如图所示。 工作原理:坐封:油管内打压,助座器两级活塞带动外套下行,推 动上胶筒和上锥体下行,同时助座器锁紧机构解锁,使下中心管上 行,带动下胶筒和下锥体上行,使上、下胶筒坐封,双向卡瓦坐卡。 继续提高压力,剪断丢手销钉,上提管柱实现丢手。 解封:下入打捞工具,打捞矛进入打捞筒中,上提管柱剪断解封销 钉,使锁块解锁,继续上提,卡瓦回收,桥塞解卡、解封。 主要技术参数
工作压差:60MPa; 工作温度:150℃
28
汇报内容
1 前言 2 封隔器 3 控制工具 4 分层工艺管柱
29
1)水力锚
1、锚类
工作原理:从油管内加压,靠液力作用压缩弹簧,使锚爪伸出,卡 在套管壁上,起到锚定管柱的作用;放掉管柱内压力,锚爪在弹簧 的作用下收回解卡。
长庆区域试油压裂井下事故的工具选择

1 ) 首先 , 我们 想到 的应该 是可退 式工 具 , 在不 能使用 时 , 才会考虑不可退 式的。前提是一定要 配有安全 接头。为 了保 证安全 , 我们要对工具进行全面 的检查 。保 障工具 的完 整 、 规 格尺寸 的正确 、 强度等 。 2 ) 工具 的选择要根据制定的策 略 , 当然 , 策略 的制定是根 据当时落物的落入方式决定 的。一般 下井的工具外 径与套管 内径的间隙是有一 定要求 的。如果 由于什 么原 因 , 使 得间 隙 <6 m n l , 就要采取一定 的措施 。通 常我们 是先下 入外径 和长 度 都 不 小 于 工具 的通 井 规 , 再 下 入 准备 的 打捞 工 具 。 1 . 3 长庆 区域试 油压裂事故常见鱼头及 工具选配 1 . 3 . 1 油管 1 ) 弯鱼头油管 。由于弯 鱼头 的规则 不统 一 , 所 以对 于类 似的问题 , 简单 的打捞 工具 不能 解决 , 这 里 提 出两个 解 决方 案: 一种是使用 开窗捞 筒。开窗捞筒 主要用 来打 捞 由于单 吊 环造成的落井 问题 , 打捞接 箍 台阶 部位 , 就 可 以把 落物 捞 出 来 。前提是捞筒的长度 、 内径 、 外 径都 满足 成功打 捞 的要求 , 这也是制作时需要 留意的。打捞 时切忌猛 的用力 , 这样, 窗舌 很容易折断 。另一种工具就是弯鱼头打捞 筒。它和开窗捞 筒 有一点是相 同的 , 那就是 不需要 改变鱼 顶 , 可直 接进行 打捞 。 它是扁形 的, 用的是锥 面具有 的夹 紧力 , 将落 物的关注 紧紧抓 住 。相对于前一个 , 弯鱼头打捞筒 可打捞 的重 量大一些 , 但若 鱼 头 的 变形 很 严 重 , 很 难 抓住 。 2 ) 规则鱼头 。既 然是 规则 的鱼头 , 打捞 就显 得 比较简单 了。通常为了尽可能 的使打捞 作业简 易 , 我们选 择可 退式 的 工具 。一般要用到捞矛和捞筒 。至于倒扣式 的在不需要倒 扣
最新井下作业常用工具的介绍

修改或该型设计次数, 用阿拉伯数字表示 工厂代号,用汉语拼音字母表示 最大工作压力/公称通径,用阿拉伯数字表示 产品代号,用汉语拼音表示
采油(气)树连接型式分为螺纹式、法兰式和卡箍式三种,法兰式 和卡箍式最常用。
采油(气)树最大工作压力由其端部或出口连接的最大工作压力决 定。
KQS25/65型采气树
基本参数:
工 作 压 力:
最大工作行程:
外 型 尺 寸:
重
量:
≤16MPa
60mm Φ 122×780
40.89kg
防污染液压防喷盒结构示意图
1、轴承压盖,2、扶正轮,3、木螺钉,4、螺杆,5、卡接头,6、螺栓,7、支撑体, 8、U形销,9、卡环,10、主体筒,11、护碗,12密封胶柱,13、排污套,14、排污 接头,15、密封盘根,16、密封盘根,17、液缸,18、油堵,19、传压接头,20、密 封盘根,21、护套,22、复位弹簧,23、活塞,24、下接头
卡瓦压缩式封隔器
该封隔器可防止油管柱的轴向移动,靠下放一定管 柱重力坐封封隔器,压缩胶筒,使其直径变大,封隔油、 套环行空间,可用于分层试油、卡堵水、浅层酸化压裂, 与丢手配合可实现无管柱封层。
主要技术参数
规格
连接 螺纹
最大 外径 mm
最小 通径 mm
工具 总长
mm
适用 井温
℃
坐封载荷 KN
适用 套管
上卸扣工具
液动油管钳是靠液压系统进行控制和传递动力的上 卸油管扣的专用工具。
液压钳现场应用
油管小滑车
起吊工具
吊卡是用来起吊并卡住套管、 钻杆、油管、抽油杆的专用工具, 起下作业时,用吊环将吊卡悬吊在 游动滑车上,吊卡再卡住套管(或 钻杆、油管、抽油杆)便可以进行 起下作业了。吊卡一般为活门吊卡 和月牙吊卡两种型式。
井下作业工具大全

措施层
割缝喷砂器
二、分层注水工艺管柱
1)、套管保护分层注水管柱。
套管保护液 Y341封隔器 偏配 注水层 Y341封隔器
用途:主要注水井分层注水, 并保护油套管。
偏配
952-1凡尔 注水层 注水层 筛管丝堵
工作原理:油管内蹩压坐封封 隔器,将不同注水层和套管环 空封隔,通过投捞调配偏心配 水器的水咀尺寸,调整不同层 位的注水量。
特点:该管柱注水层数与封隔 器级数相同,套管保护液保护 上部油套管。
2)、高压注水管柱。
用途:主要用于超高压注水。 工作原理:从油管内投球,打压至 设计压力,打开球座,同时坐封封隔 器,封隔下部注水层与上部油套环 行空间,在高压注水时,对套管实现 保护。连通阀在必要时可实现环空 与油管内外的连通。 特点:该管柱由Y241型封隔器等工 具组成,可有效锚定和扶正管柱并 实现管柱伸缩补偿,满足40MPa以 上超高压注水的需要。
一、酸化压裂管柱
1)、酸化压裂下层管柱。
用途及范围:主要用于 深井酸化或压裂下层。
安全接头 水力锚 Y341或Y241封隔器 坐封球座
工作原理:从油管内投球, 打压至设计压力,打开球 座,同时坐封封隔器,封 隔下部措施层与上部油 套环行空间,在高压措施 施工时,对套管实现保护。
措施层
2)、深井高温高压酸压管柱。
封堵层
Y341堵水封隔器 采油层
支撑器
坐封球座
2)、整体堵水采油管柱。
抽油泵
用途:主要用于卡堵水采油。 工作原理:泵抽管柱带封隔器下井, 通过旋转或上提下放方式实现封隔 器坐封,选定油层实现分层开采。
封堵层
Y221封隔器或 Y211封隔器 采油层
特点:该管柱由机械卡瓦式封隔器 等工具组成,采用堵水采油一体化 管柱结构。
压裂工程概述

压裂施工基本程序
14
目
录
水力压裂概述 压裂设备
压裂施工基本程序
压裂施工常用井下工具
常规压裂管柱介绍
高温高压酸化压裂管柱
15
压裂施工常用井下工具
1、封隔器
封隔器在压裂中的用途是分层压裂和保护套管。我国各油 田使用的压裂封隔器主要有两种类型,即水力压差式和水力机 械式封隔器。
压裂工程概述
1
目
录
水力压裂概述 压裂设备
压裂施工基本程序
压裂施工常用井下工具
常规压裂管柱介绍
裸眼分段酸化压裂管柱
2
水力压裂概述
一、背景
垂直井单相油流产量公式:
对具体井,地层条件( ko, h)、流体性质( o, Bo) 和井特性( re, rw )已经确定。提高产量的措施: 注水保持地层压力; 人工举升降低井底流动压力; 对于低渗透储层:水力压裂。 3
(4)仪表车
仪表车的作用是在压裂施工远距离遥控压裂车和混 砂车,采集和显示施工参数,进行实时数据采集、施工 监测及裂缝模拟并对施工的全过程进行分析。
(5)管汇车
管汇车的作用是运输管汇,如:高压三通、四通、 单流阀、控制阀等。
10
目
录
水力压裂概述 压裂设备
压裂施工基本程序
压裂施工常用井下工具
(2)混砂车
混砂车的作用是按一定的比例和程序混砂,并把混 砂液供给压裂车。它的结构主要由传动、供液和输砂系 统三部分组成。
9
压裂设备
(3)平衡车
平衡车的作用是保持封隔器上下的压差在一定的范 围内,保护封隔器和套管。另外,当施工中出现砂堵、 砂卡等事故时,平衡车还可以立即进行反洗或反压井, 排除故障。
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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
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)
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)
2、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)
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)
3、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)
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)
4、Y341型封隔器
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)
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)
5、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)
6、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
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。
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)
、
2、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)
3、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。