耐高温高压封隔器胶筒的研制
第
30卷 第
1期
2009年
2月特种橡胶制品
SpecialPurposeRubberProductsVol.30
No.1 February2009
制 品
耐高温高压封隔器胶筒的研制
赵志祥
,陈春娟
,马国富
,王 江
(中国航天科技集团公司四十二所
,湖北襄樊
441003)
摘 要
:采用
HNBR作为耐高温高压封隔器胶筒的主体材料
,确定了制品配方。胶筒在模拟井下工作状态
(柴油、
150℃)试验中密封压差达
35MPa,经过
2个疲劳循环试验后胶筒完好
,耐油、耐压和密封性能满足油
田作业要求。
关键词
:封隔器胶筒
;密封压差
;疲劳循环试验
中图分类号
:TQ3361
4+
2 文献标识码
:A 文章编号
:1005-4030(
2009)
01-0049-02
收稿日期
:2008-12-25
作者简介
:赵志祥(
1977-)
,男
,河南南阳人
,工程师
,主要从事特
种橡胶制品的研究工作。 封隔器是油田采油作业时井下使用的重要部
件
,在油田分层开采作业中应用广泛
,胶筒作为封
隔器核心组件
,其质量好坏直接影响封隔器的使
用效果和寿命
,在封隔器中起着决定性作用。随
着油井深度的增加
,胶筒的耐温耐压性能要求越
来越高
,开发耐高温高压封隔器胶筒成为目前紧
迫且重要的课题。本工作针对目前封隔器在油田
中的使用现状
,研制了一种耐高温
150℃
,密封压
差
35MPa的压缩式封隔器胶筒。
1 实验
1.1 原材料
氢化丁腈橡胶(
HNBR)
,4367,德国拜耳公
司
;氧化锌
,水口山矿务局第
2冶炼厂
;硬脂酸
,上
海油脂
1厂
;硫黄、硫化剂
DCP,国药集团上海化
学试剂公司
;促进剂
TMTD,促进剂
M,中国石油
兰州化学工业公司
;其他配合剂均为市售橡胶工
业助剂。
1.2 设备与仪器
开放式炼胶机
,XK-250,上海橡胶机械
1
厂
;橡胶注压成型机
,XZB/2000N,华液机器制造
有限公司
;邵氏橡胶硬度计
,LX—
A,莱州华银实
验仪器有限公司
;橡胶电子万能材料试验机
,IN2
STRON—
5567,美国进口
;老化试验箱
,401B,上
海实验仪器总厂。1.3 性能测试
硫化胶物理性能按相应国家标准测试
;井下
模拟试验由江汉油田井下工具研究所依据相关标
准进行。
2 结果与讨论
2.1 配方设计
依封隔器使用工况
,胶筒需耐高温(
150℃)、
高压差(
35MPa)、油和一些腐蚀性液体的化学浸
蚀。符合使用条件的主体材料主要有氢化丁腈橡
胶(
HNBR)和氟橡胶(
FKM)。与
FKM(
26B)相
比
,HNBR的物理机械性能较高、工艺性能较好、
价格比较低
,因此选用
HNBR作为胶筒主体材
料。硫化体系综合硫黄和过氧化物的优点
,采用
两者并用体系。经过多次对比试验
,确定制品配
方为
:HNBR4367,100;氧化锌
,5;硬脂酸
,1;防老
剂
MB,2;炭黑
N330,40;炭黑
N550,40;促进剂
TMTD,0.8;促进剂
DM,0.5;硫黄
,1.5;DCP,3;
操作助剂
DOS,5。硫化胶物理机械性能为
:邵尔
A硬度
,92度
;拉伸强度
,26.0MPa;拉断伸长率
,
220%;撕裂强度
,60kN/m;压缩永久变形(压缩
率
30%,150℃×
70h)
,55%。
2.2 胶筒结构设计
胶筒在高温油中承受高压力差时
,胶筒肩部
容易突出增大
,甚至破裂
,致使密封失效
,从而导
致封隔器的耐压性降低
,使用寿命缩短。胶筒的
耐温性能与选用材料密切相关
,而耐压性能主要
与是否采用合理结构的“防突”装置有关
,目前使50 特种橡胶制品第
30卷 第
1期
用的“防突”装置主要有铜碗固化型和钢网或钢带
固化型
2种结构。应用表明
,这
2种结构对提高封隔器的耐压能力有一定成效
,但由于胶筒与铜
皮、钢网在硬度、变形量等方面存在着较大差异
,
压缩过程中“防突”装置易与胶筒分离
,甚至割裂
胶筒
,从而造成封隔器使用时间短
,更换频繁[1]
。
本文采用专利技术[2]
,在胶筒的一端添加一
个用尼龙
10制作的塑料“防突”装置———护肩
,该
护肩和胶筒一起硫化成型
,牢固地粘在一起
,见图
1。护肩在高温下具有很高的强度
,较好的延展性
和一定的弹性
,可对胶筒进行全面保护
,有效地解
决了胶筒在承压过程中肩部易突出拉裂的弊病
,
提高了胶筒承受高压的能力和密封稳定性
,延长
了胶筒使用寿命。
图
1 封隔器胶筒结构示意
1-护肩
;2-胶筒。
2.3 生产工艺
2.3.1 混炼工艺
胶料在开炼机上混炼。工艺过程为
:HNBR
塑炼→氧化锌、硬脂酸、防老剂
MB→补强剂、增
塑剂
DOS→促进剂、硫化剂→打三角包
4次、薄
通
8次→调大辊距出片。2.3.2 硫化工艺
由于混炼胶硬度较高
,流动性不好
,为提高胶
筒的致密性和表面质量
,增加胶筒与塑料保护件
的粘接作用
,胶筒采用注压法硫化成型。将塑料
保护件的内壁涂上
CH205,晾置
30min,在
200t
平板硫化机上硫化成型
,硫化条件为
:一段硫化
160℃×
20MPa×
20min,二段硫化
150℃×
4h(烘
箱加热)。
2.4 模拟试验
模拟井下试验是检验封隔器胶筒成品性能的
唯一手段。在江汉油田井下工具研究所进行胶筒
(
YS—
113—
15—
35)模拟试验
,模拟井下工作条
件为柴油、
150℃
,进行胶筒坐封、密封性能试验。
胶筒坐封力为
15MPa,密封压差为
35MPa,试验
时胶筒保压稳定
,经
2个疲劳试验后胶筒状态完
好。结果表明
,胶筒的耐油、耐压和密封性能满足
油田作业的要求。
3 结论
研制的耐高温高压压缩式封隔器胶筒以
HNBR为主体材料
,其综合物理性能优异。在胶
筒端部添加一个由耐高温塑料制作的保护件
,避
免了胶筒在高温受压时破裂
,胶筒具有良好的耐
温和密封性能。模拟井下试验表明
,在
150℃、密
封压差
35MPa条件下
,该胶筒满足油田作业的使
用要求。
参考文献
:
[1] 侯宗
,毛道华
,朱建民
,等
.封隔器压缩胶筒“防突”新结构
[J].石油机械
,2002,30(
9)
:49～
50.
[2] 马国富
,赵志祥
,陈春娟
.一种耐高温高压压缩式封隔器胶
筒
[P].CN:ZL200520128741.2007.
TheDevelopmentoftheclosedRubberBobbinwith
hightemperatureresistant2
blowoffproof
ZHAOZhi2
xiang,CHENChun2
juan,MAGuo2
fu,WANGJiang
(
ChinaAerospaceScienceandTechnologyGroupCompany,Xiangfan
441003,China)
Abstract:Theformulaoftheclosedrubberbobbinwithhightemperatureresistant2
blowoffproof
wasdeterminedbyusingHNBRasthemainmaterialoftheproduct.Thesealingheadlossoftheprod2
uctwas35MPaatthesimulatedworkingconditionsintheoilwells.Theproductwasgoodafterthe2
testsoffatigue2
circulation,thatwasindicatedthattheoilresistance,blowoffproofandseslingproper2
tiesoftheproductsmettherequirementsintheoilwells.
Keywords:closedrubberbobbin;sealingheadloss;testoffatigue2circulation
Y341-114DC1-90／15封隔器研制
地球物理勘探公司的竞争性的概念 冷鹏华编译自 ＳＥＧ７６．ＣＨ Ｐ２．２
Ｙ３４１．１１４ＤＣ１．９Ｏ／１５封隔器研制 Ｙ３４１．１１４ＤＣ１．９０／１５封隔器涉及一种油水井分层开采与分层注水装 置，属于压缩式不可洗井封隔器装置，尤其适用于水井分层注水。 目前，在用的封隔器结构复杂，体积庞大，难于加工，而且坐封时必 须使用压裂车，不便于作业。其密封件设计存在一定缺陷，不能达到很好 的密封效果。老式封隔器卡簧结构和卡簧工作形式复杂，容易产生回位现 象。老式封隔器普遍采用拉断或剪断销钉来实现封隔器解封，由于加工误 差的存在，经常有意外解封现象发生。此外，胶简也是影响作业质量的主 要因素之一。随着管柱与其它配套井下工具加工质量的提高，由封隔器不 合格引起的直返井和返工井数量居高不下，严重影响了油田生产，造成油 田资源的严重浪费。 Ｙ３４１．１１４ＤＣ１．９０／１５封隔器通过上下接头的管螺纹与油管柱连接，然 后向中心管中注水，当作用于下活塞端面上的液体压力达到１８兆帕时，销 钉被剪断，下活塞推动卡簧挂向上运动，挤压胶简，封隔器起封。当卡簧 挂与卡簧完全挂合时，坐封完毕。此时可以进行其他作业操作。上提管柱 后，胶筒的伸张力和胶筒与套管壁之间的摩擦力通过卡簧挂和卡簧作用于
卡簧压帽上，当作用于卡簧压帽上的力超过６Ｏ千牛时，卡簧压帽的脖颈被 维普资讯 拉断，封隔器解封。 主要优点： １新颖的卡簧结构 以往的封隔器多采用分离式卡簧结构，其主要特点是卡簧强度大，承 力能力远远超过了封隔器胶筒压缩后所产生的弹力。但受其独立结构影响， 每个卡簧都需要一定的活动范围，导致卡簧复位空间较大，影响坐封效果。 Ｙ３４１．１ １４ＤＣ１．９０／１ ５封隔器采用整体螺纹式卡簧结构，由于该结构螺距小， 结构紧凑，从而有效控制了卡簧复位现象。 ２独到的解封结构 以往的封隔器，多依靠剪断销钉来实现解封，由于加工过程中存在误 差，加之井底受力状况也不见得均匀，所以解封销钉有时并非同时受力， 也不能保证同时被剪断，容易造成封隔器意外解封现象，导致作业返工率 持高不下。采用整体剪断卡簧压帽的脖颈部分使封隔器解封。该结构的优 点是通过控制脖颈部分的尺寸公差来有效地保证所须解封力的大小。 ３上接头与中心管一体的新式连接形式 Ｙ３４１．１ １４ＤＣ１．９０／１５封隔器采用了上接头与中心管一体的结构形式， 有效地简化了加工工艺和加工过程，节约材料，降低了成本；采用上接头 与中心管一体的结构形式，把该处的泄漏机率降为零，从而有效地保证了 封隔器的使用性能。 余庆东供稿 磁性双作用投捞器 在注水井水量调配中，投、捞堵塞器所用时间占总过程的７５％以上， 所以提高测调效率关键问题是提高投捞效率。磁性双作用投捞器一次下井 可完成投、捞两个动作，是提高测调效率主要手段。工艺特点：（１）双释放 凸轮和双释放牙块；（２）打捞仓内装有永久磁块，磁块吸回堵塞器于打捞 仓内，这样堵塞器同打捞爪形成膝状弯一一狗腿弯，狗腿弯起着上部投送 爪的导向作用；（３）该工具总长仅为１．４米，测试时井口不需装特制防喷管。 现场试验３８口井，６２个层次，打捞成功率９３．５％，投送成功率８６－３％，投、 捞成功率明显高于连杆式双作用投捞器及普通单臂投捞器。
封隔器胶筒结构改进及优势分析
２０１３年第４２卷石油矿场机械第１期第６２页ＯＩＬＦＩＥＬＤＥＱＵＩＰＭＥＮＴ２０１３，４２（１）：６２～６６
ｏｏ
文章编号：１００１－３４８２（２０１３）０１－００６２—０５
封隔器胶筒结构改进及优势分析
张辛，徐兴平，王雷
（中国石油大学（华东）机电工程学院，山东青岛２６６５８０）
摘要：井下用封隔器的关键部件为弹性密封元件（胶筒），其结构影响到封隔器的密封性能。由于传
统的封隔器结构为三胶筒，浪费材料、装配复杂，对胶筒结构进行改进，在精简胶筒数量的基础上，
增加了１层紫铜包络层。采用非线性有限元分析方法，对传统胶筒结构和改进型胶筒结构的对比
分析发现：改进型结构上胶筒起主要密封作用，接触应力比传统胶筒结构有明显提高，验证了改进
型结构的可行性。
关键词：封隔器胶筒；改进；接触应力；有限元分析
中图分类号：ＴＥ９３１．２文献标识码：Ｂ
ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＣｏｍｐａｒａｔｉｖｅＡｄｖａｎｔａｇｅａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆＰａｃｋｅｒＲｕｂｂｅｒ
ＺＨＡＮＧＸｉｎ，ＸＵＸｉｎｇ—ｐｉｎｇ，ＷＡＮＧＬｅｉ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６５８０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｅｌａｓｔｉｃｐａｃｋｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｉｓｔｈｅｋｅｙｐａｒｔｏｆａｄｏｗｎｈｏｌｅｐａｃｋｅｒ，ｗｈｏｓｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｆｆｅｃｔｓ
ｔｈｅｓｅａｌｉｎｇａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｐａｃｋｅｒ．Ｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐａｃｋｅｒｅｌｅｍｅｎｔｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｎｔａｉｎｓｔｈｒｅｅｅｌｅ
ｍｅｎｔｓ，ｗｈｉｃｈｍａｋｅａｗａｓｔｅｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｃｏｍｐｌｅｘａｓｓｅｍｂｌｙ．Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｉｓｉｓｓｕｅ，ｔｈｅｅｌｅｍｅｎｔｓ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｈａｓｂｅｅｎｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｐａｃｋｅｒｅｌｅｍｅｎｔｓ，ｔｈｅｒｕｂｂｅｒ
可重复坐封式大斜度井注水封隔器的研制和应用
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—６５３５．２０１３．０３．０３６ Ｉ２２：
可重复坐封式大斜度井注水封隔器的研制和应用
引言 王海全，肖国华，耿海涛，郭志芳，黄晓蒙
（中油冀东油田分公司，河北唐山０６３００４）
摘要：冀东南堡油田大斜度注水井在分注作业过程中存在封隔器起下困难及坐封、洗井过程中 封隔器胶筒受力不均、蠕动变形严重的问题。为此，改进了传统Ｙ３４１注水封隔器的结构，针 对胶筒进行了基于ＳＯＬＩＤＷＯＲＫＳ ＳＩＭＵＬＡＴＩＯＮ的优化设计，并采用了耐高温高压密封元件， 使封隔器能够满足大斜度井的工作条件和工作要求，且该封隔器具备重复坐封的能力。室内 实验和现场试验证明，该封隔器可以满足大斜度井高温高压注水的要求。该封隔器的研制对 于井斜为５０～７０。的斜井上实现偏心定量分注是一个技术突破。 关键词：封隔器；重复坐封；大斜度井；分层注水；南堡油田；冀东油田 中图分类号：ＴＥ９３４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—６５３５（２０１３）０３—０１４７—０４
冀东南堡油田现有注水井８３口，其中分注井
５６口。注水井特点为大斜度、大位移、长井段，井
型主要为３～５段制斜井以及水平井，井斜大于
４０。的井占５３％；水平位移为１～２ ｋｍ的占３２％， 大于２ ｋｍ的占１１％¨－３１，目前采用的分注方式主
要为偏心定量分注。平均注水压力为１３．５ ＭＰａ，
最高注水压力２４．５ ＭＰａ。注水井分注时遇到了以
下问题：①管柱不能居中，封隔器胶筒受力不均，影
响密封效果和工作寿命；②由于井斜的影响，封隔
器起下困难，偏磨严重，地面作业设备负荷增大，作
用在管柱上的有效负荷降低；随着斜度的增加，封
隔器中途坐封、后期作业时起不出的机率大幅增
加；③由于井深和高压（大于２０ ＭＰａ）注水的影响，
封隔器胶筒耐温和承压能力下降，工作寿命短 ；
④在坐封、洗井、注水等过程中，封隔器、管柱蠕动
变形严重，封隔器易提前失效。
Y341-114压裂封隔器胶筒落井打捞探讨
第33
卷第6
期2020
年11
月江汉石油职工大学学报
Journal of Jianghan Petroleum University of Staff and Workers
Y341-114压裂封隔器胶筒落井打捞探讨
黄永刚
（
中石化江汉油田分公司采油气技术服务中心，湖北潜江433123 ）
［摘要］在活动管柱解封时Y341-114
压裂封隔器的胶筒易破损、脱落，因耐磨性、硬度、外观形状等物理因素
限制，落井胶筒打捞成功率不高。将落井胶筒在井底进行碎片化处理，减小单块体积，采用超短长度合金套铳筒，
借助地面油管液压钳旋转管柱套铳冲捞，可一趟管柱实现捞获落井胶筒和冲砂施工。两口井的成功打捞经验证
明，该方法卡钻风险低，使用效果较好，但其合金套铳筒的具体尺寸要根据具体井况进行调整，可尽量短一点，以
有效规避卡钻风险。
［关键词］压裂工艺；封隔器；合金套铳筒；打捞工艺
［
中图分类号］TE371
［文献标识码］A
［文章编号］1009—301X（2020）06—0047—03
DOI： 10. 3969/j. issn. 1009 —301X. 2020. 06. 015
江汉油田属于地质条件复杂的多盐断块复杂的
低渗透油田，具有油藏埋藏深、渗透率低等特点，大部
分区块（如王广、广华、拖市等）油井生产前都要进行
压裂改造。
Y341-114
压裂封隔器作为一种常用的压裂工
具，具有承压高、性能稳定、工作时间长等优点，使用较
广泛。在实际使用过程中.部分井由于受压裂施工压
力高（普遍高于50MPa）
、井深（3 000m
以上）、井斜等
因素影响，封隔器解封并不是非常顺利，往往需要大负
荷上下活动管柱.解卡过程中容易造成封隔器胶筒破
损、脱落，掉入井内。
据统计，仅2019
年1 — 9
月，就出现过5
起压裂施
工完成后压裂封隔器胶筒落井现象。如果压裂后沉砂
少，井底口袋距离长，可将胶筒推至井底不进行打捞处
理;若压裂后砂埋油层或者口袋长度短，而胶筒又在砂
深井跨隔测试管串在锦307井中的应用
深井跨隔测试管串在锦307井中的应用
芦东生
(长城钻探工程有限公司井下作业公司，辽宁盘锦124010)应用科技
[摘要]锦307井是辽河断陷西部凹陷的一口预探井，第二层测试为干层，在未封县情况下决定对第三层进行跨隔测试，针对该井井深、
技术套管为复合套管的情况。精心设计下井管串。周密施工取得测试一次成功，同时获得了日产油167m，，日产气1875m，的工业油气流。取得了良好社会效益和经济效益。[关键词]跨隅测试；锦307井；测试管串；封隔器
跨隔测试是在多层测试中有选择地测试某一层段，消除其它层位的干扰。它与常规测试比有缩短施工周期、减少多次作业对地层造成污
染等优点。跨隔测试以往下封隔器都采用单封下接盲堵密封下层。但在
井较深时，由于井深压力高，温度高，往往造成下封隔器密封不好，测试失败。
锦307井是一口预探井，该井技术套管是177Bmm和127mm
的复合套管，悬挂器深：3366．17m，第二层(3533-6。35193)_i式；由
结束后，未封层，即射开第三层(3462B一344&5)进行测试。以往在这样深井中搞跨隔测试成功率不高，我们针对该井的特点精心设计管
串，周密组织施工，取得了测试一次成功。
1锦307井简介
基础数据
目前人完钻井深375000悬挂器深度3514与7工井底3580㈣㈣㈣
套管尺寸177B套管下深374&10井辩698，押州127．o㈣3366．17|呐3300
静液柱
压井液名称．盐水固井质量合格压力3635
(MDa)
压并液密度1D5油补距㈣3．14(g／cm3)
测试层数据
层层测试井段…厚度删电测解释下有射孔井段
序位㈣
34J628～3533．6～3S1143／2油层、低油344&535193
从以上数据可以看出该层有井深、压力大、井况复杂等特点。2管串设计
在跨隔测试中首先要确保上、下封隔器的密封，由于该井测试井
段较深，压力可达35MDa，温度可达12a℃(预计)，且测试井段在
127mm套管内。以庄测试中下封隔器为单封隔器，在开井时由于压差增大，封隔器胶筒在高温、高压作用下易损坏造成密封失效。我们吸取
封隔器压缩胶筒“防突”新结构
２００２年 第３０卷第９期 石 油 机械 ＣＨＩＮＡ ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ ・４９・
．＿技术讨论
封隔器压缩胶简“防突’’新结构
侯 宗 毛道华 朱建民 刘荆山 （中原油田分公司第一采油厂） 摘要 为了提高封隔器压缩胶筒的耐压能力，更有效地满足生产实际需要，设计了独立式膨 胀环新型“防突”结构。该结构由膨胀环与楔形圈组成，膨胀环用弹簧钢制作，并开有一道２５。 的切口，楔形圈用４５号钢制成，为一锥形环状整体。该结构用于分注封隔器上，保护胶筒更可 靠，“防突”效果更好。现场１２口井的应用表明，该结构较好地满足了生产需要，最高注水压 力达３８ＭＰａ。从５口井的统计看，平均换封周期由原来的１４１ｄ延长到２７６ｄ。
关键词 封隔器 胶筒 “防突”结构 膨胀环 楔形圈
压缩式胶筒（以下简称胶筒）是压缩式封隔器 的心脏，胶筒的耐温、耐压能力是衡量封隔器好坏 的技术指标。胶筒的耐温性能与材质密切相关，胶 筒耐压能力与是否采用“防突”装置及该装置结构 是否合理关系甚大。所谓“防突”，就是在胶筒端 部安放某种阻挡环、支撑件、限制装置和保护件等， 用以阻止和限制封隔器坐封时胶筒朝油套环形空间 “突出”或“流动“，从而提高和保持接触应力， 以获得良好的密封性。为此，笔者设计了一种新型 “防突”结构，应用表明，它能更有效地满足生产 需要，同时可提高胶筒耐压能力。 “防突”结构对胶简耐压性能的影响
目前国内大多数封隔器都没有采用“防突” 结构，为认识该结构对提高胶筒耐压性能的影响， 首先对不加“防突”结构的封隔器胶筒进行受力 分析。在工作状态下，胶筒受力平衡方程为 Ｆ ＋Ｆ ＝△ｐ订（ ；一 ） （１） 式中Ｆ ——胶筒与套管问的摩擦力，Ｎ； Ｆ ——胶筒的抗剪切力，Ｎ； 卸——胶筒承受的工作压差，Ｐａ； ：——套管内半径，ｍ； Ｒ，——胶筒座外半径，ｍ。 由式（１）整理得 却： 却 ｝亩 ’ 由此可见，若胶筒与套管壁间的摩擦力Ｆ 增 大、胶筒的抗剪切力Ｆ 提高、胶筒座外半径Ｒ 增 大，则胶筒抗压差能力增强。反之则反。由于Ｆ 取决于胶料的内在性能，在此不作分析。下面简要 分析一下“防突”结构对Ｆ Ｒ 的影响。 １．“防突”结构能显著提高胶筒摩擦力Ｆ 前苏联有关专家通过室内试验，得出了图１所 示的研究结果。结果表明：在相同轴向力作用下， 对于采用“防突”结构保护的胶筒，其摩擦力Ｆ 较 没有采用“防突”结构保护的胶筒提高了１～２倍。
K341—95型小直径封隔器研制与应用
４６ 第１６卷 第１期 油田节能 Ｙ．ＴＪ，Ｎ ２００５年３月
Ｋ３４１—９５型小直径封隔器研制与应用
孙丽杰（大庆油田有限责任公司第六采油厂 黑龙江省大庆市 １６３０００）
摘要：喇嘛甸油田随着开发时问的延长，地层性质
不断变化。套损井越来越多，套损井修复后的生产
维护工作的重要性日益显现，而封隔器作为保证
套损井正常工作的重要因素，其作用尤为重要。文
中针对套损井目前在用的Ｙ３４１—９５Ｈ型封隔器的
密封率低的现状。提出研制Ｋ３４１—９５型封隔器。此
封隔器采用了扩张式胶筒．座封时胶筒内充满高 压液体。使胶筒与套管充分接触，从而提高封隔器
的密封性。该封隔器的研制及应用有助于保证套
损井的正常工作。
关键词：套损封隔器密封性
１问题的提出
随着开发时间的延长，喇嘛甸油田地层性质不断
变化，套损井越来越多。目前，套损井井下在用封隔器
主要为Ｙ３４１—９５Ｈ型。该封隔器采用压缩式原理座封，
通过胶筒挤压变形后分隔环套空间，实现座封。如果井
况较差或座封压缩距达不到，例如井斜较大、套管壁不
规范、释放压力不够，易造成封隔器不密封。２００３年施
工２４口井，密封２ｌ口井。密封率８７．５％，低于其他封隔
器。 为此，借鉴Ｙ３４１与Ｋ３４４封隔器特点，研制
Ｋ３４１—９５型封隔器。此封隔器为压差胀封式注水封
隔器．当油套环空压差在１ＭＰａ以上，流体从水孔顶
开锥形阀进入胶筒与中心管空间，封隔器胶筒向外
扩张，将油套环形空间上下隔开，达到分层目的＿】１。座
封时胶筒内充满高压液体。使胶筒与套管充分接触，
从而提高封隔器的密封性。解封时，上提封隔器，使
胶筒与中心管内的压力泄掉，胶筒收缩，即完成解封
［２１。 ２技术参数
Ｋ３４１—９５型封隔器采用压差胀封式原理，胶筒整
体硫化，耐压强度高，密封性可靠，主要技术指标如下：
长度：８５０ｒａｍ
外径： ９５ 内径： ５２
释放压力：ｌ０～ｌ７ＭＰａ 最大承压：２０ＭＰａ
压缩式缩径井封隔器胶筒的结构优化研究
２００６年第３４卷第６期 石油机械 ＣＨＩＮＡ ＰＥＴＲ０ＬＥＵＭ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ 一６７一 ●应用技术
压缩式缩径井封隔器胶筒的结构优化研究
张富仁 （胜利油田有限公司采油工艺研究院） 摘要针对压缩式缩径井封隔器外径小、胶筒压缩变形量大、密封效果差的问题，开展了压 缩式缩径井封隔器胶简结构优化设计，并进行了承压能力的理论和试验分析，研制了一种适合缩 径井高压密封的胶筒结构型式。通过试验证明，该缩径井胶筒（外径１００ ｍｍ）在￣１３９．７ ｍｍ（５ 英寸）套管中承压不低于２５ ＭＰａ，满足了缩径井的使用要求。
关键词 压缩式缩径井 封隔器胶筒
引 言
目前￣１３９．７ ｔ／ｌｌｎ（５ 英寸）套管变形井缩径 段直径一般在 １１０～１２０ ｍｍ之间，为了确保封隔器 顺利起下，￣１３９．７ ｔ／ｌｌｎ套管缩径井封隔器及其胶筒 最大外径只能设计到￣１００～￣１０５ ｔ／ｌｌｎ，而封隔器通 过缩径段后，是在￣１３９．７ ｔ／ｌｌｎ套管中高压密封。一 般认为，压缩式封隔器胶筒和套管间的合理间隙应 保持在２～６ ｔ／ｌｌｎ之间，根据坐封力与胶筒侧向间隙 试验曲线…，当侧向间隙大于７ ｔ／ｌｌｎ时，要保持封 隔器继续密封，就会引起坐封力的急剧增大。而缩 径井封隔器胶筒和套管间的间隙达到１０～１５ ｔ／ｌｌｎ， 如果采用常规的设计，则需要很大的坐封力，封隔 器坐封力受到设备、工艺等多方面的限制，不可能 无限增大，其承压能力也会大大降低。 。 针对这一现状，胜利油田有限公司采油工艺研 究院开展了大变形条件下封隔件高压密封技术理论 和试验研究，并通过试验优选结果取得了一套满足 缩径井工艺条件的封隔件结构设计技术。 结 构 设 计
根据缩径井封隔器胶筒力学特性及承压性能分 析，单纯采用压缩式胶筒密封在缩径井中是难以实 现的，考虑到自封式密封元件具有自动密封，不会 因压差的作用使密封性遭到破坏的特性，笔者设计 了端部硫化压缩．自封复合密封的结构型式。该胶 筒坐封前外径满足缩径井的要求，避免了常规皮碗 封隔器在起下作业过程中胶筒磨损的问题，坐封时 在压缩力的作用下，将胶筒紧贴在套管壁上，形成 了两对方向相反的自封式密封件，利用自封的原理 对封隔件上下进行密封。考虑到该结构型式的胶筒 在解封过程中易脱落的缺点，设计时将上部胶筒和 钢件硫化在一起，避免了胶筒落人井筒。在胶筒选 材方面，依据强度高、硬度低、耐温性能好的原 则，对胜利油田常用的井下密封件材料进行了优 选，优选结果为：对于高温井采用氢化丁腈Ｈ （硬度７８～８２ ＨＢ；强度２２～２６ ＭＰａ；耐温＜１６０ ｏＣ）；常温井选用丁腈２ （硬度８０±２ ＨＢ；强度 １４～１６ ＭＰａ；耐温＜１１０ ｏＣ）。 计 算 分 析
哈里伯顿RTTS packer的应用
ＲＴTＳ封隔器
从美国哈里伯顿公司引进了ＲＴTＳ封隔器。根据其性能结构，命名为Ｙ４２ｌ—
ｌｌ５封隔器。它是一种双向卡瓦固定、上提旋转下放坐封、上提管柱解封、最大外径为
１１５ｍｍ的机械压缩式封隔器。现场应用两年来的实践证明，其密封性能可靠，解封性
能优越，保证了生产现场压裂措施的顺利实施。
结构及特点
１．结构
ＲＴＴＳ封隔器的结构如图ｌ所示，主要由坐封解封、换向扶正、密封及锚定４部分组成。
坐封解封部分由上接头、中心管、坐封卡瓦、坐封卡瓦座、销钉和下接头组成。换向扶正部
分由扶正体、摩擦扶正块套筒、摩擦扶正块、Ｊ型轨道、弹簧压片和限位环组成。密封部
分由上胶筒座、胶筒、隔环和下胶筒座组成。锚定部分由锚体、压板、液力卡瓦、沉头螺钉
和弹簧组成。
２．技术特点
（１）结构设计紧凑，集锚定、扶正、坐封、密封多功能于一体，组配简单，使用方便。
（２）锚定机构的液力卡瓦面上设计有若干个高强度的片状“牙齿”，大大增加了锚定的强
度和稳定性，保证了施工的顺利进行。
（３）胶筒采用丙烯－聚四氟乙烯材料，耐高温、高压，密封性能可靠，胶筒和端部保护
环硫化加工成一体，防止胶筒肩突，提高了胶筒的耐压性能。
（４）坐封机构设计精巧，卡瓦动作灵活自如，工具坐封容易，成功率高，同时有效减小
了解封载荷，使施工安全可靠。
工作原理及技术参数
１．工作原理
（１）坐封封隔器随油管下至预定设计位置，坐封时，上提油管至一定高度（坐封行程
＋管柱压重的上提高度＋胶筒压缩距），右转油管若干圈，然后缓慢下放管柱，机械卡瓦沿
导向槽向外伸张，咬紧套管内壁，同时，挤压和压缩胶筒，密封油套环空，完成管柱的坐封
（２）锚定压裂施工时，油管内憋压，液流经油管进入封隔器外下端处，在套管与油管之间形成２～２．５ＭＰａ压力的情况下，液力锚定卡瓦在压差的作用下产生径向外移，向
外伸展，接触并咬紧套管，从而锚定整个管柱，以保证工具在施工过程不纵向窜动，保证管
柱在正常工作下的压力平衡
（３）解封施工结束停泵后，液力锚定卡瓦在弹簧回收力的作用下收回壳体内；解封时，
探究K341长胶筒封隔器在套损井隔水采油中的应用
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探究K341长胶筒封隔器在套损井隔水采油中的应用
作者：徐哲
来源：《中国化工贸易·下旬刊》2018年第07期
摘 要：本文结合长庆油田腐蚀严重套损井采用常规封隔器采油有效期偏短且多隔采后坐封难度较高的温度，设计并研制了K341长胶筒封隔器，通过现场试验证明，这种K341长胶筒封隔器相较于常规封隔器具有更长的有效风格面以及较大的扩张比，实现了密封效果的大幅度的提升，同时还能够有效的解决腐蚀严重等问题。
关键词：K341长胶筒封隔器；套损井；隔水采油
随着油田开发的持续深入，一些早期投入的开发井会之间出现套损现象，对对油田产能以及后续生产作业的正常开展均产生了较大的影响。为了恢复套损井的产能，在实践中常常采用机械封隔器隔水采油、化学堵漏以及膨胀管补贴等工艺对套损井进行治理。而在机械隔水采油工艺中，封隔器是不可缺少的设备之一，针对现阶段常规封隔器应用效果较差的问题，有必要开发出一种性能更加优越的封隔器。
1 K341长胶筒封隔器的研制分析
长庆油田套损井普遍存在腐蚀破漏问题，其产出液矿化度较高，其中包含了大量的二氧化碳、SRB以及HCO3-，二氧化碳产生托碳酸水解，会形成酸性腐蚀。另一方面，油井的高氯根和高矿化度地层水会导致结垢现象，造成严重的垢下腐蚀。加之套损井腐蚀破漏主要集中在动液面以下井段，因此采用常规封隔器根本无法实现严实密封。此外，考虑到扩张式封隔器具有较大的扩张比，常用于腐蚀穿孔导致的井筒内径不规则或是尺寸变化不一的套损井。基于上述各方面因素，选用K341封隔器应用于套损井隔水采油中。
1.1 结构设计
K341长胶筒封隔器主要包括坐封机构、解封机构、密封胶筒组件等多个部分，具体可以分为上接头、中心管、护套、胶筒、下接头等多个部件，其具体结构如下图所示。
1.2 封隔器工作原理