封隔器坐封高度的确定
几种封隔器技术参数及基本用途介绍
上海大华石化设备有限公司基本用途及工作参数封隔器总成2009-05-20 发布 2009-05-20实施上海大华石化设备有限公司发布批准：一、用途主要用于气井和油井的注水、堵水、酸化、压裂等工艺施工。
二、基本结构该封隔器主要由上接头、中心管、胶筒、活塞、液缸、剪钉、剪钉座、下接头等组成。
三、工作原理当流体从油管流入封隔器传压孔后，剪断剪钉，推动多级活塞上行压缩胶筒，当油压高于套压10～15MPa时，封隔器坐封，分隔措施层与保护层，当压力卸去后，胶筒在其自身弹力及解封弹簧弹力作用下推动活塞下行即可收回解封。
四、主要技术参数序号型号规格工作压力坐封压力最大外径适用通径总长工作温度适用套管1 Y344-110 70MPa 2.5-5MPa Ø110mm Ø55mm 1845mm 120-150℃121-124mm2 Y344-114 70MPa 2.5-5MPa Ø114mm Ø55mm 1845mm 120-150℃121-124mm3 Y344-116 70MPa 2.5-5MPa Ø116mm Ø55mm 1845mm 120-150℃121-124mm4 Y344-148 70MPa 2.5-5MPa Ø148mm Ø62mm 2010mm 120-150℃158-162mm一、用途该工具单独使用或与Y221/211（251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。
二、基本结构该封隔器主要由上接头、顶胶环、密封胶筒、中心管、顶胶环、密封接头、支承滑套等部件组成。
三、工作原理将该工具支撑在井底或Y221/211上，下放管柱，加压，剪断销钉，压缩胶筒，密封油套环空。
需解封时，直接上提管柱即可。
四、主要技术参数序号型号规格工作压力坐封压力最大外径适用通径总长工作温度适用套管1 Y111-92 35MPa 2.5-5MPa Ø92mm Ø55mm 626mm 120-150℃100-113mm2 Y111-110 35MPa 2.5-5MPa Ø110mm Ø62mm 626mm 120-150℃121-124mm3 Y111-114 35MPa 2.5-5MPa Ø114mm Ø62mm 626mm 120-150℃121-124mm4 Y111-148 35MPa 2.5-5MPa Ø148mm Ø62mm 750mm 120-150℃158-162mm一、用途用于分层注水，试油、举升工艺中测试，也可以用于套管压力等于或大于油管压力的任何一种作业。
井下常用封隔器简介
提放 转动管柱 自封 管柱 1 2 3
④ 解封方式代号：用阿拉伯数字表示 , 见表4。
表4 解封方式代号 解封方式名称 解封方式代号 提放 管柱 1 转动管柱 钻铣 液压 下工具 2 3 4 5 热力 6
⑤ 钢体最大外径：用阿拉伯数字表示，单位为毫米(mm)。
（5）技术要求 下管柱时，管柱的上提高度必须小于防坐距，一般不 超过0.4 m，否则封隔器会中途坐封。如遇中途坐封时， 应上提管柱 1m左右，解封后 再继续下管柱。
坐封封隔器的坐封高度，决定于下入深度、坐封载荷 和胶筒密封压缩距等因素。
(5)坐封解封原理
坐封原理: 封隔器下到目的位置，上提0.4m，慢慢下 放60～80kN，封隔器完成坐封。 解封原理：上提封隔器，完成解封。
1685
136 55 136 80～100 70 10 400
1685
148 55 148 100～120 70 10 400
扶正器直径， mm
坐封载荷,kN 工作温度,℃ 工作压力, MPa 防坐距，mm
(4) 坐封解封原理 坐封原理: 封隔器下到目的位置，上提0.4m，慢慢下 放60～80kN，封隔器完成坐封。 解封原理：上提封隔器，完成解封。
⑥ 工作温度：用阿拉伯数字表示，单位为摄氏度(℃)。 ⑦ 工作压差：用阿拉伯数字表示，省略到个数位，单位为
兆帕(MPa)。
⑧ 举例。 例1: Y211—114—120/15 型封隔器
表示该封隔器为压缩式，单向卡瓦固定，提放管 柱坐封，提放管柱解封，钢体最大外径为 114mm，工 作温度为120℃， 工作压力为15MPa。
表1 分类代号
常用封隔器使用说明
•各型号封隔器使用说明书一、DY245-150型封隔器1、技术参数：最大外径：150mm；座封压力：20MPa；最大内径：36mm；解封力：40-60KN丢手后通径：100mm；总长：1200mm；工作压力：上压〈15MPa；下压〈10MPa使用温度：350℃（高温）2、结构：封隔器采用水力座封，上提解封、丢手同时完成的结构。
结构可分为座封、丢手、主体、解封四部分。
座封部分主要是液动系统，可以产生足够的座封力。
丢手部分由弹性爪、滑阀及支撑等部件组成，滑阀移动由销钉控制，剪断锁钉后滑阀将支撑件分开可保证准确的座封压力和足够的推动力，使丢手准确可靠。
主体部分包括密封件、卡瓦、锥体及缩紧机构，密封件在350℃高温下长期使用密封可靠，卡瓦为单向卡瓦，锥体在上面解封容易，锁紧机构为双级锁紧，一级为单向锯齿牙块锁紧，由片状箍簧压紧，箍簧为耐高温材料制造，具有体积小、强度高、锁紧力大的特点；另一级为无级内卡瓦锁紧，可保证锥体只能单项移动，使封隔器能承受双向压差。
解封部分由分瓣接头、解封打捞套组成，只有在下入专用工具才能解封，解封可以上提，也可以正转管柱来实现。
3、工作原理：将管柱下到设计位置，投入钢球，用水泥车憋压，当压力达到一定值时，座封机构开始动作，推动密封件和锥体下移，紧锁机构锁紧，压力继续升高到23MPa，将滑阀销钉剪断，滑阀下移推出支撑部件，弹性爪失去支撑，同时管柱压力突然下降，上提管柱和封隔器丢手部分。
4、特点：1) 可以承受上下压差；2）能够承受较大的管柱负荷，遇阻时可承受较大的上提和下放吨位；3）丢手简单可靠；4）丢手后通径100mm，应用广范；5）采用高温密封件在350℃及高温下长期工作。
5、用途：1）用于管内防砂作悬挂器；2）与其它封隔器一起使用可分层采油、分层注汽、调层，实现过泵工艺。
二、FXy445-114E可捞式压裂桥塞1、技术参数：最大刚体外径：114mm；座封压力：22+2MPa；工作套管内径：121-124mm；解封力：70+10KN丢手后通径：100mm；总长：1200mm；工作压力：上压差70MPa；下压差35MPa工作温度：<120℃联接扣型：上端2 7/8 TBG母扣2、工作原理：该工具把送封工具和封堵工具设计为一体。
常用封隔器
Y211—114(DDG251型)封隔器
技术要求
4 、下井速度不可太快，应严格限速，每 小时不得超过30根，且要求平稳操作，当封 隔器通过井斜较大的井段及复合套管的衔接 处时，必须放慢速度。
5 、在井下条件允许时，封隔器下部应接 30～40米尾管。 6 、封隔器的坐封高度，决定于下入深度、 坐封载荷和胶筒密封压缩距等因素。
第二章 卡瓦式封隔器
第一节 Y211—114(DDG251型)封隔器
一、用 途
用于分层试油、采油、 找水、堵水、压裂、酸化和 防砂。
上接头
Y211—114封隔器 (DDG251型)
胶筒 隔环 锥体
卡瓦
结构Βιβλιοθήκη 箍簧扶正块轨 迹 中心管
Y211—114(DDG251型)封隔器
工作原理坐封：按所需坐封高度上提 管柱后下放管柱。扶正器总成依靠弹 簧的张力使扶正块紧贴套管壁产生摩 擦力，迫使扶正器总成沿轨迹中心管 的轨迹槽运动，滑环销钉从短槽的上 死点运动到坐封位置时的长槽的上死 点，卡瓦从收拢状态变成撑开状态 （被锥体锥开），并卡牢在套管内壁 上。同时，坐封剪钉在一定管柱重量 的作用下被剪断，上接头、调节环和 轨迹中心管一起下行，压缩胶筒，使 胶筒的直径变大，从而封隔油、套管 环形空间。
2 3/8″UPTBG
P-T 封隔器
技术要求
1、封隔器下井前的准备工作： 1）、用刮削器刮削套管内壁，对封隔 器经过的射孔井段和坐封井段，要重复刮管 两次以上，刮削深度应超过坐封深度10m以 上。刮削过程应进行分段循环，当刮到要求 深度后应彻底洗井，将刮下的碎屑、硬蜡等 全部洗出，保持井筒压井液清洁无杂质。
封隔器型号 总 长 （mm） 最大外径 （mm） 最小通径 （mm） 胶筒型号 坐封载荷 （KN） 工作压力 (MPa） 工作温度 （℃） 适用套管内径 Y111—102(151A) 725 102 50 YS100-12-15 60-80 8.0 120 5″ Y111--114(151) 790 114 62 YS113-12-15 80-100 8.0 120 51/2″和53/4″ Y111-150(171) 1041 150 78 YS146-12-15 100-120 8.0 120 7″
遇油膨胀封隔器坐封计算参考
取样日期
1.14 1.14 1.14 1.14 1.15 1.15 1.15 1.15 1.15 1.16 1.16 1.16 1.16
取样时间
14:00 15:00 16:00 17:00 0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 0:00 4:00 8:00 12:00
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
各种封隔器的特点及坐封原理
精选课件
7
四、操作说明：
1、下入：在地面将丢手部分与封隔器联接 好， （丢手 公扣对封隔器母扣），封隔器下部配一根尾管、丝 堵（尾管也可不接），然后与管柱一起下入井内达 预定位置。
2、坐封：封隔器下到预定位置后，管柱顶部离井口要 有一定距离（一般为500mm左右），地面管线联 接好后，从油管加液压10MPa,稳压5min,泄压至零, 再加液压至15MPa, 稳压5min,(注:坐封压力包括井 内管柱的液面压差),坐封完毕。
精选课件
14
四、技术参数：
1．工具总长（mm）：1040 2．钢体最大外径（mm）：115 3．内通径（mm）：62 4．两端连接丝扣：27/8″TBG 5．座封压力（MPa）：15 6．验封压力（MPa）：17 7．密封压差（MPa）：25 8．适用范围：51/2″套管
精选课件
15
Y241-100封隔器
各种封隔器的
用途与特点 结构与工作原理
技术参数 操作说明
精选课件
1
Y441-115(B)丢手封隔 器
精选课件
2
一、用途与特点：
该封隔器主要用于油、水井卡堵底层，若将丢手部分 去掉，也可用于分层采油，具有如下特点：
1、采用双锥体双向卡瓦锚定机构，具有锚定可靠， 承受负荷大的特性。。
2、采用马牙环锁紧机构，锁紧方便，可靠。
精选课件
30
4）测试与分注：
测试时只将一个配水器芯子由死嘴换成所需的水嘴单 层注水，记录注入量，如合乎配注需要则该层测试合格， 反之更换水嘴再测直至合格，然后再测其余层，当全部 合格则测试完毕，分注时将所有的芯子换成测试合格的 水嘴进行注水即可。 （说明：由于从油管注水时，油管 的压力永远高于油套环形空间的压力，这样洗井阀是处 于关闭状态，再加上坐封时封隔件密封了油套环形空间。 封隔器上下是分隔开的层间不串通，故可实现分注）。
井下作业工具
井下工具部分(一)Y211-114型封隔器(二)结构：上接头,O型胶圈,胶筒,卡瓦座,扶正块,滑环销钉,中心管,下接头,卡瓦,锥体,座封剪钉(三)按所需座封高度上提管柱, 然后下放管柱,因扶正器在弹簧张力的作用下, 使扶正器与套管壁产生摩擦力, 沿轨迹管的轨迹槽运动, 滑环销钉从短轨道上死点运动(四)规格型号:Y211-114型封隔器,外径:114mm, 长度:2070mm,内径:48mm (一)到长轨道的上死点,卡瓦被锥体撑开, 卡牢在套管壁上, 同时剪断剪钉, 胶筒在一定管柱作用下被压缩, 使胶筒直径变大, 而密封油套环形空间, 需解封时,上提管柱即可.(二)用途:分层采油,分层处理使用范围:117-132mm套管内(三)技术要求:(1)封隔器下端接尾管长度一般不能大于50m, 或与卡瓦式封隔器配套使用.(2)封隔器坐封高度决定于下入深度,座封载荷,和胶筒密封压缩距等因素.(3)坐封负荷一般80kN为宜.(4)操作平稳,防止猛提猛放,避免中途坐封.(5)封隔器密封件避开套管节箍位置.(6)上提管柱高度不能超过防座距,防止中途座封.(7)单级使用或支撑式配合.不宜多级使用,但可以和支撑式封隔器配套使用,当使用深度超过3000米时,换向和坐封不十分可靠.（二） FXY445-112封隔器一、名称型号：FXY445-112封隔器结构：1、液压部分2、锁紧部分3、密封部分4、卡瓦锚定部分技术参数：1、适用于作业井口径Φ124-Φ126mm2、工作压力≦20mpa3、工作温度≦120℃4、钢体最大外径：112mm 内通径49mm5、自验封压力：17mpa 1mpa6、座封压力：p＝22 1map7、耐上下压差：≦20mpa8、解封载荷：F≦60KN操作规程：座封：将工具下至预定位置后，投入Φ30mm钢球，注水打压，压力18mpa，稳压5min，如管线无渗漏，说明自验封完成。
继续加压至22mpa，上提管柱，实现丢手。
油井机械卡水
Q/SH1020 0152—2006代替Q/SL 0152—2001油井机械卡水工艺2006-12–20 发布 2007-02–01 实施Q/SH1020 0152—2006前言本标准是对Q/SL 0152—2001《油井机械卡水工艺》的修订。
本标准与Q/SL 0152—2001相比，主要变化如下：——增加了3.1.1处封隔器型号与坐封压力要求；——增加了3.3.2处丢手施工；——增加了3.6处句尾“并配套分流开关平衡液压与扶正器扶正”；——增加了4.5处不动管柱换层工艺技术；——增加了4.7封隔器的型号及其完井要求；——增加了5打捞管柱施工步骤；——增加了安全环保要求。
本标准自实施之日起，同时代替Q/SL 0152—2001。
本标准由胜利石油管理局油气采输专业标准化委员会提出并归口。
本标准起草单位：临盘采油厂。
本标准主要起草人：张健、杜铭、甘子泉。
本标准于1998年4月首次发布，2001年11月第一次修订，本次为第二次修订。
本标准自发布之日起有效期三年，到期复审。
IQ/SH1020 0152—2006油井机械卡水工艺1 范围本标准规定了油井机械卡水施工工艺、施工工序及注意事项。
本标准适用于油井机械卡水施工。
2 具备条件2.1油井出水层段清楚，为单一水层或含水高严重影响低含水层生产的油层。
2.2 油层与水层之间的夹层大于2.0m。
2.3固井质量好，管外不串通。
2.4 油层套管用标准的通井规能够顺利通过。
3 施工工艺3.1 确定油井出水层段应用找水方法找出水层，结合油井曲线、油井生产情况，综合分析，确定出主要产水层，最后定出需要卡掉的出水层。
3.2 确定卡水管柱3.2.1若出水层在生产层下部，可以采用打桥塞的方法卡掉水层，也可用单封隔器封下采上。
3.2.2若出水层在生产层上部，可以使用单封隔器或双封隔器卡掉水层，是封上采下。
3.2.3 若出水层在生产层中间，可以使用双封隔器卡掉水层，封中间采上、下。
封隔器基础知识
Y453-108可钻桥塞
Y453-143可钻桥塞
Y455-114型可取式封隔器
Y341-114型封隔器（顶封）
Y341-112型封隔器（水井）
水力锚
支撑卡瓦
定压滑套
套管
1、国内外封隔器技术现状
国外封隔器现状：
用于分层采油的永久式和可取式封隔器已形成系列化产品。 贝克公司和哈里伯顿公司的产品基本代表了国外的水平。其 显著特点是耐温高、承压能力强、工作寿命长。 可取式封隔器： 耐温150℃，耐压50MPa，工作寿命：3年以上 永久式封隔器： 耐温220℃，耐压70MPa，工作寿命：10年以上
说明
压缩式、无卡瓦支撑、液压座封、上提解封 扩张式、无卡瓦支撑、液压座封、液压解封 压缩式、双向卡瓦支撑、液压座封、上提解封 压缩式、无卡瓦支撑、 压缩式、尾管、下放座封、上提解封 无卡瓦支撑、液压座封、上提解封 双向卡瓦支撑、液压座封、上提解封
功能
水井分注 水井分注 热采注汽 热采注汽 油井分采 油井分采 油井分采 油井分采
解封：上提管柱，上接头、调节环和轨迹中心管一
起上行。滑环销钉运动到下死点，锥体退出卡瓦，卡瓦 收回解卡；胶筒收回解封。
技术要求
1、下管柱时，管柱上提高度必须小于防坐
距（Y211），一般不得超过0.4米，否则会使 封隔器中途坐封。如遇封隔器中途坐封时，可 上提管柱1米左右，解封后继续下管柱。 2、在井下条件允许时，封隔器下部应按
30-40米尾管。
3、坐封封隔器的坐封高度，决定于下入深 度、坐封载荷和胶筒密封压缩距等因素。
水力扩张式封隔器
水力扩张式封隔器，是靠胶筒向外扩张 来封隔油套管环形空间。因此，胶筒的内部 压力必须大于外部压力，也就是油管压力必
石油工程技术 井下作业 常用封隔器
常用封隔器所谓封隔器，即是为了满足油水井某种工艺技术目的或油层技术措施的需要，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。
它的主要封隔元件是胶皮筒，通过水力或机械的作用，使胶皮筒鼓胀密封油管和套管的环形空间，把上、下油层分隔开，以达到某种施工的目的。
1封隔器的分类及型号编制目前，各油田所使用的封隔器形式很多，按其工作原理不同，可分为支撑式、卡瓦式、皮碗式、水力扩张式、水力自封式、水力密闭式、水力压缩式和水力机械式8种类型；按其封隔件(密封胶筒)的工作原理不同，可分为自封式、压缩式、楔入式、扩张式和组合式5种类型。
封隔器型号编制的基本方法是按封隔器分类代号、支撑方式代号、坐封方式代号、解封方式代号及封隔器钢体最大外径、工作温度、工作压差等参数依次排列，进行型号编制。
其形式如图1所示。
图1封隔器型号其中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；支撑方式代号、坐封方式代号、解封方式代号均用阿拉伯数字表示(见表1、表2、表3、表4所示)；钢体最大外径、工作温度、工作压差也均用阿拉伯数字表示，单位分别为毫米(mm)、摄氏度(℃)、兆帕(MPa)。
例如：Y211-114-120/15型封隔器，表示该封隔器为压缩式，单向卡瓦固定，提放管柱坐封，提放管柱解封，钢体最大外径为114mm，工作温度为120℃,工作压力为15MPa。
表1分类代号分类名称自封式压缩式楔入式扩张式组合式分类代号Z Y X K用各式的分类代号组合表示表2支撑方式代号支撑方式名称尾管支撑单向卡瓦悬挂双向卡瓦锚瓦支撑方式代号12345表3坐封方式代号坐封方式名称提放管柱转动管柱自封液压下工具热力坐封方式代号123456表4解封方式代号解封方式名称提放管柱转动管柱钻铣液压下工具热力解封方式代号1234562封隔器的基本用途封隔器的使用范围几乎遍及勘探和开发的各个生产过程。
但油井维修中所遇到的封隔器多数实现下列目的：2.1封隔产层或施工目的层，防止层间流体和压力互相干扰，以适应各种分层技术措施的需要；大修中进行堵漏、封窜等作业。
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L1
中性点
L2
图3
３、坐封高度的计算
Ｈ＝ △L＋Ｓ１＋Ｓ２＋ △L３ ＝……..⑥式 说明:中性点以下的管柱由于弯曲,部分管柱 的重量加在套管壁上,因此中性点以下的 管柱重量并未全部施加于封隔器,在实际 应用中必须考虑到这一点。
4、坐封高度的简化计算
三、封隔器坐封高度的确定
1、坐封高度的确定因素： 封隔器的下入深度、坐封载荷、轨迹管 的轨道长度、管柱的变形、胶筒的压缩距 等。 在充满流体的铅直井筒中封隔器的上提 高度H为： H= △L+S1+S2 △L………坐封前到坐封后管柱的压缩量 S1 ………胶筒的压缩距 S2 ………轨迹管的轨道长度
△L的计算
△L= △L’- △L1 +△L2 △L’……管柱在充满流体的铅直 井中的自重伸长 △L1 ……中性点以上管柱的自 重伸长 △L2 ……中性点以下管柱的自 重压缩
L1
L
中性点
L2
△L＝ＬＰ／ＥＦ……④式
上式说明管柱坐封前后的压 缩量与管柱的比重和井筒内 流体的比重无关
图2
２、中性点以下管柱弯曲变形引起的 管柱缩短
目 录
一、前言 二、管柱的自重伸长 1、管柱在井筒中自由悬挂时的受力分析 2、变形计算 3、实际中管柱的变形计算 4、公式讨论 5、清水压井的井筒内API 2 ½ ” 外加厚油管自重 伸长的简化计算 三、封隔器坐封高度的确定 1、坐封高度的确定因素 2、中性点以下管柱弯曲变形引起的管柱缩短
3、坐封高度的计算 4、坐封高度的计算举例 5、为 例） 五、封隔器坐封现象及注意的问题 1、现场坐封现象 2、注意的问题 六、结束语
一、管柱的自重伸长
1、受力分析仅讨论单一尺 寸的管柱在充满流体的 铅直井中的自重伸长
管壁内存在轴向应力σx， 径向应力σr，周向应力 σθ
2、在上述三种应力下全管柱的 自重伸长
L
△L= …….. ①式
图1
3、实际管柱中的变形计算： △L= ……… ② 式 4、公式讨论： ㈡式的适用条件是单一尺寸的管柱在充满 流体的铅直井筒中的自重伸长，它忽略 了管柱内的周向应力和径向应力，不考 虑管柱接头，温度变化和井斜的影响。 5、清水压井的井筒内API 2 ½”外加厚 油管自重伸长的简化计算式： △L= 0.173 ×10-6 L2 …… ③式 只要知道下井油管的地面长度L，用③式 即可求得油管在井中的自重伸长。
油田完井套管多为5 ½”，试油中最常用油管为 D73.02mm加厚油管，压井液为清水，坐封载 荷为90KN，所以封隔器的坐封高度可以用下 式近似计算: H=0.37×10-3 L+S1+S2+0.088……⑦式 只要满足上式的使用条件, 在实际应用中,只要 知道下井油管长度,查得胶筒的压缩距和轨迹管 的长度,带入⑦式即可求出封隔器的近似坐封高 度.这对技术人员在现场时间仓促情况下估算封 隔器的坐封高度有一定的参考价值.