新型套管外封隔器特点
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。
水泥填充管外封隔器对提高固井质量的作用
水泥填充管外封隔器对提高固井质量的作用塔里木油田碎屑岩老区已开采多年，存在产量低，投产后含水上升快等问题。
例如轮南作业区的碎屑岩区块，许多油井投产不超过3个月，油气产量就迅速下降，含水一度高达80%至90%。
产生这种现象的原因，是油井固井投产后出现“油水窜”现象，即由于隔层的封隔质量差，导致投产后层间窜流，油井出水，快速减产。
油田碎屑岩原油产量在油田原油上产稳产中有着举足轻重的作用，而碎屑岩油藏“油水窜”难题成为长期制约油田碎屑岩高产、稳产的技术瓶颈。
本文介绍了水泥填充管外封隔器对提高碎屑岩固井质量的作用，在塔里木油气田试验应用后，试验井固井质量优质率100%，油气产量较邻井提高60-70%，含水率均为0，有效的解决了塔里木油田碎屑岩老区“油水窜”现象的问题。
标签：水泥填充管外封隔器；固井质量；油水窜1 工具研发背景对于多套油水层，并且夹层比较薄的油藏，随着开发的进行，层与层之间的矛盾越来越突出，表现为“倒灌”等现象。
传统做法是用封隔器卡封非生产层。
但是，如果套管外固井质量差，出现窜槽问题，分层开采或者改造（酸化、压裂）就比较困难了。
为此，在固井时，在薄夹层部位安装套管外封隔器，可以很好的解决固井质量差的问题。
液压膨胀式管外封隔器、遇油遇水自膨胀式管外封隔器可以在套管与井筒之间形成桥堵，是避免异常地层压力或水泥浆凝固时失重所导致的高压油气水串通，防止固井后发生套管外油气喷冒的有效工具，同时可提高套管居中程度及稳定性，对提升固井质量有一定效果。
国内外用于桥堵的液压膨胀式管外封隔器，普遍采用水、泥浆等流体作为充填液体。
水和泥浆一直是流体状态，一旦封隔器阀系密封圈因划伤或橡胶件老化导致阀系密封失效，封隔器里面充填的水或者泥浆就会流失，封隔器会因失去填充液而失去密封作用。
遇油遇水自膨胀式管外封隔器存在膨胀周期长，对井眼、流体等工况要求高等问题。
少部分液压膨胀式管外封隔器是用水泥浆充填的，水泥浆凝固后，可以实现相当长的密封作用，但由于工艺原因，不能同时满足注水泥固井和用水泥浆充填液压膨胀式管外封隔器的双重工艺的实施，难于推广应用。
固井套管外封隔器与应用技术要点浅谈
固井套管外封隔器与应用技术要点浅谈作者：周怀亮来源：《商情》2020年第20期【摘要】套管外封隔器固井对于解决高压油气井、调整井、二次采油固井时由水泥失重而引起的油、气、水窜及井喷等问题和提高固井一次成功率具有显著的效果。
本文结合套管外封隔器结构、工作原理，重点针对套管外封隔器现存问题与主要技术参数，论述了套管外封隔器应用技术要点，以为固井施工提供技术参考。
【关键词】固井管具;套管外封隔器;应用技术要点套管外封隔器是接在套管柱上，在固井碰压之后能使套管与裸眼环空形成永久性桥堵的装置。
1;套管外封隔器结构套管外封隔器主要由橡胶筒、中心筒、密封环、阀箍等组成，结构见图1。
橡胶筒是由内胶筒和硫化在骨架上的外胶商组成，是一种具有承受高压的可膨胀的密封元件，外胶筒两端由软金属叠加成加强层，以提高胶筒的承受压力，中心简为一段短套管，可与套管连接;阀箍由2支断开杆和3个并列串联的控制阀组成，这组控制阀分别是锁紧阀、单流阀和限压阀，在施工中这组控制阀可以准确控制套管外封隔器坐封，不必为封隔器提前坐封和坐封压力过大胀破胶筒而担心。
同时阀箍中还设滤网装置，可防止钻井液中的颗粒物进入通道堵塞阀孔。
2;套管外封隔器工作原理水力膨胀式套管外封隔器是根据帕斯卡流体原理设计的。
当封隔器内部达到一定压力后，将引起封隔器外径的增加并实现与井壁间的密封作用。
3;套管外封隔器应用存在问题及技术参数橡胶筒是管外封隔器的关键密封部件，国内的管外封隔器胶筒耐温基本都在150℃以下。
管外封隔器主要用在低温非热采井中，稠油热采并中使用时寿命较短，密封效果差。
胺筒的弹性特性、力学特性、耐温耐压能力对其密封性能有相当大的影响。
需要在胶筒材料上进一步深入研究，提高其材料特性，扩大其使用范围和寿命。
同时，管外封隔器内管工具注水泥施工工序复杂，膨胀多个管外封時必须上提下放内管柱。
内管工具基本上都存在注水泥膨胀的开始阶段有膨胀介质的混浆现象，而管外分隔器膨胀完成要将多余的水泥浆反循环洗出。
Y111型封隔器
Y111型封隔器
用途
Y111型封隔器可用于分层试油、采油、卡堵水和酸化等工艺中，它不仅能单独使用，也可以与卡瓦封隔器配套使用。
工作原理
封隔器下到设计位置后，上提管柱一定高度，然后下放管柱，由于封隔器下部管柱受外力支撑，部分油管重量先关闭封隔器旁通然后压缩封隔器密封件，使密封件径向胀大，达到密封油套管环形空间的目的。
上提管柱，封隔器旁通先打开，封隔器上下连通，压力平衡，封隔器胶筒恢复原状，即可起出。
主要技术参数
注意事项
1、在运输与搬运时，不允许碰撞避免雨淋和潮湿。
2、在贮存时应远离热源，不得接触酸、碱、盐等腐蚀性物质。
3、每次使用后，应拆卸各零部件清洗干净再重新装配，装配时更换胶筒、胶圈，螺纹连接处都必须涂润滑脂。
THT封隔器概述
哈里伯顿 THT 永久－系列 液压坐封封隔器体系设备概述哈里伯顿THT 永久系列封隔器是围绕经过证实的整体密封和卡瓦锚定而设计的，这是对哈里伯顿电缆坐封永久系列封隔器的发展。
哈里伯顿液压坐封永久系列封隔器是为下列四种主要应用而设计的。
1.单趟管柱完井。
2.大尺寸油管完井。
3. 极精密的弹性密封目的。
4. 优质的丝扣连接方式。
封隔器设计有完整的整体心轴和独特的三道内部密封组合。
为了连接磨铣延伸管和甲方的油管在下接头和芯轴顶部设置有特殊螺纹。
芯轴和下接头之间为线状螺纹连接。
采用优质的金属－金属密封方式，排除了普通螺纹靠O圈线形密封的缺点，只在活塞部位设计了O圈密封。
封隔器的活塞设计有两道O圈槽。
O圈带有PEEK支撑密封以适应特殊的井下环境，氟橡胶O圈的高弹性适应于低温地面试验或井内注入冷的液体。
封隔器的工作温度范围100øF to 325øF 。
坐封力作用在活塞上使活塞运动，从而使哈里伯顿永久－系列液压坐封封隔器完全坐封。
当压力作用到活塞上时，坐封销钉剪断。
启动坐封压力可以靠增加或减少装在活塞上的剪切销钉数量来调整。
随着销钉剪断，活塞开始向上运动。
压力增加，活塞推动下卡瓦和楔型块整体上移。
当达到最小坐封压力时，上卡瓦锚定，胶筒充分膨胀，下卡瓦锁定位移，系统完全达到工作压差。
液压坐封永久系列的封隔器上下各有一个C型卡瓦。
这种卡瓦契合方式的可靠性已经过电缆坐封永久系列封隔器证实。
这种卡瓦是低碳钢制造，易于磨铣，外表渗碳处理的牙能够确保咬住高强度套管。
Three PieceElement PackageC-Slips这个渗碳程序是一个外表淬水的处理过程，在淬水处理过程中要求卡瓦块轮齿是由低碳钢材料制成。
这是非常重要的，当这个压力反向作用于金属卡瓦块铸件表面上时，就会引起碳颗粒粉碎，如此的渗碳以至于确保碳粉均匀地分布在坚硬的卡瓦牙表层，与此同时要求的淬水过程也在进行，这个程序是非常难控制的。
皮碗封隔器
吐哈油田井下技术作业公司
提
纲
一、Z331封隔器的用途 二、Z331封隔器的结构
三、Z331封隔器的主要技术参数
四、Z331封隔器的工作原理
五、Z331封隔器的特点
六、现场应用及结论
吐哈油田井下技术作业公司
一、Z331封隔器的用途
Z331型自封封隔器一种新型自封式封隔器,结
构简单,操作方便,采用液压自封原理,取消了封隔
吐哈油田井下技术作业公司
三、Z331封隔器的主要技术参数
吐哈油田井下技术作业公司
四、工作原理
Z331型自封封隔器是靠封隔器外径与套管内径的 过盈和压差实现密封的封隔器,在起下过程中皮碗总是 紧贴套管管壁,Z331封隔器属于单向承压型封隔器,只 能承受自上而下的压差,压差越大,皮碗与套管的密封 愈牢。
1. 封隔器皮碗 皮碗是皮碗封隔器的最关键 的部件,主要承受封隔器的工作 压差,保证封隔器的密封性能,同 时还要适应井下复杂的工作环境, 因此,对皮碗材料和外形尺寸等 方面均有严格要求。为了提高皮 碗的承压能力,还在皮碗主体中 间硫化了一组钢质骨架。
吐哈油田井下技术作业公司
1.1 皮碗的主体材料
（2）SM 型水力锚 结构见图6,其主要 作用是当反洗井或酸化注 入时固定油管,防止油管 上下移动。反洗井或酸化 注入时,水力锚内外形成 压差,液压力推动锚爪横 向移动,锚定到套管上。循环开关
结构见图7 。由于皮碗的自封 作用,管柱下井时,如图4 所示,皮碗 承受下压差,所以井内大量液体将被 从油管内排除到地面,污染了环境, 恶化了作业条件。为了解决这个问 题,设计了循环开关。其作用:管柱 下井过程中能形成油套连通通道,工 具下至设计位置后,油管内投入密封 锥体,关闭循环开关,即可进行酸化 注入作业。为了保证投棒的密封性, 要求最大井斜不要超过25°。
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
Y221型封隔器
Y221M型封隔器使用说明书高性能高温高压Y221M型封隔器适用于油田油水井的卡封挤堵、分采、分注工艺作业。
2010/4/24Y221M型封隔器使用说明书一、产品概述高性能高温高压Y221M型封隔器适用于油田油水井的卡封挤堵、分采、分注工艺作业。
产品的规格型号说明示例：二、结构特征与工作原理2.1结构特征该封隔器主要由水力锚、胶皮筒、支撑卡瓦、摩擦换向器等部件组成。
由中心管将各部件连接成一个整体。
2.2 工作原理该封隔器下到预定位置后，按下入深度上提管柱一定高度，再正转下放管柱使卡瓦支撑在套管壁上，再继续下放管柱，管柱的重量将胶皮筒压缩，从而密封油套环形空间，达到坐封的目的。
该封隔器内部承受压力时，锚爪伸出，管柱不会移动，因而该封隔器能承受下部较高的压差。
2.3技术特性2.3.1产品特点❶、封隔器除胶筒外本体的零件均采用耐酸耐腐蚀的特殊材质，适用于油田油水井的卡封挤堵、分采分注工艺作业。
该材质能够完全抵抗因采油工艺带来的腐蚀，因而能够保证封隔器在井下不致因腐蚀而失效，有效地避免了普通材质封隔器因腐蚀而造成的失效、卡井等事故。
锚爪镶嵌硬质合金锚牙，锚爪复位弹簧采用高弹性弹簧，使其具有高强度，与套管锚定可靠；在井下长期工作不会出现因复位弹簧失效，或者因为锚爪与锚体密封配合面之间腐蚀锈死导致锚爪不回位，而产生的封隔器管柱卡死的情况。
❷、胶筒为进口产品，采用特殊材料制成，具有耐高温、抗老化、抗高压差的特点，长期井下坐封解封后，复原性能好。
❸、支撑卡瓦在设计上采用T型槽导向限位伸缩滑动六卡瓦结构，工作灵活可靠。
卡瓦咬合面镶嵌硬质合金牙，使卡瓦可以轻易咬住任何钢级的套管（克服因卡瓦与套管咬合不牢使封隔器坐封困难或中途解封的故障）。
使封隔器坐封可靠。
❹、摩擦换向器的摩擦片本体镶嵌硬质合金，防止起下作业过程中摩擦片的过度磨损；摩擦片顶紧弹簧为高弹力不锈钢叠簧，在井下高温、腐蚀介质的长期作用下性能不受影响，便于封隔器坐封解封。
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新型套管外封隔器特点
作者：马梁盛勇黎强余纲
来源：《中国化工贸易·中旬刊》2017年第01期
摘要：随着石油开采的不断发展，地层压力变得日益复杂，套管外封隔器得到了越来越广泛的应用。
该文简要的介绍了一种新型管外封隔器的特点，对比了新型套管外封隔器和其他套管外封隔器的优缺点，分析总结了套管外封隔器的使用情况，概述了完井管柱和注水泥管柱的组配设计，评价了新型管外封隔器注水泥的优势。
关键词：套管外封隔器；水泥浆膨胀；完井工具
套管外封隔器逐渐成为固井、选择性完井技术的一种重要工具，已经成为研究应用的热点方向。
套管外封隔器是一种与套管连接，用来封隔套管与井壁见环空的井下工具。
可有效封隔油气水层，进行选择性的开采或者封堵某一层段，保证套管外环空的密封。
套管外封隔器可显著提高固井质量，有效进行层间封隔，保护或者减少油层污染，为提高原油采收率和开采效率提供了保证。
1 新型封隔器的结构原理
新型套管外封隔器的基本原理与传统封隔器相似，主要由控制阀部件、密封部件和连接部件三部分组成。
控制阀部件包含开启阀、单流阀和活塞组成，完成对膨胀介质的流动控制。
密封部件包括活塞密封件、胶筒、金属骨架和单流阀密封件，是实现密封的主要部件。
连接部件包括提升短节、节箍和套管短接等，主要是配合连接的作用。
套管封隔器的胶筒是一种可承受高压的膨胀密封元件，他的各项指标决定了管外封隔器的性能。
要求胶筒的膨胀量达到原始直径的1.5-2.5倍左右，能与不规则的罗燕井壁形成可靠地压力密封，并能自动调节压力以适应环空压差的变化，同时起到扶正套管使其居中的作用。
新型套管外封隔器的工作原理：根据地质要求将其连接入套管窜并下入所需层位，准确到位后按照固井施工作业进行注水泥作业，替浆开始专用胶塞开始下行，到封隔器位置时剪断封隔器内的挡销，活塞进液口打开。
固井作业碰压后，检查有无回流，无回流碰压合格，封隔器活塞在套管外水泥浆和套管内液柱压差下上行至顶端，套管外水泥浆进入活塞腔。
套管窜内打压至10-15Mpa，稳压1min，封隔器活塞在压力作用下下行至底部，推动活塞腔内的水泥浆进入胶筒，后泄压至0Mpa，封隔器活塞在套管外水泥浆和套管内液柱压差下上行至顶端，套管外水泥浆再次进入活塞腔。
反复以上过程至封隔器胶筒完全胀封。
胶筒填充的是套管外的水泥浆，水泥浆在凝固后能永久性的膨胀胶筒，不会出现胶筒内流体流失而导致的座封失效现象。
封隔器胶筒涨封压力可控制，针对不同的地层可调节填充压力，保证封隔效果。
封隔器可单独使用，也可多个同时使用。
2 新型套管外封隔器的优势
新型套管外封隔器相比其他管外封隔器有以下优势：
2.1 填充介质
新型管外封隔器胶筒的填充介质为固井时套管外的水泥浆。
相比传统的填充介质（水或者泥浆等），水泥浆在凝固后能够永久性的支撑胶筒，起到永久性封隔。
地层的作用，时效性优良。
相比填充介质为管内水泥浆的封隔器，新型封隔器填充介质为套管外的水泥浆，相比操作简单，避免了管内注水泥浆所带来的一系列风险，比如水泥闪凝、插旗干等风险。
水泥浆凝固后会将活塞和胶筒前的单流阀等密封部件全部锁死，封隔器内腔与套管外不会存在窜通，保证了整个管柱的气密性。
2.2 独特胶筒设计
胶筒采用专利设计，在胶筒膨胀的过程中能后逐步的接触井壁，对井壁的贴合性高，对于不规则的井壁有良好的贴合和压实效果。
在坐封的过程中能够将套管逐步居中，是胶筒上下形成完整的水泥环，从而提高了胶筒上下部分的固井质量。
2.3 施工工艺简单
新型套管外水泥填充封隔器，需要将原有的胶塞和胶塞座更换为封隔专用的胶塞和胶塞座，对固井的其他工具不做要求。
封隔器坐封只要求在固井碰压后进行反复的打压即可实现封隔器坐封。
相比其他水泥填充管外封隔器工艺简单，风险性大大减低。
2.4 不改变原来的固井管柱
新型套管外水泥填充封隔器只要更换专用的胶塞和胶塞座，专用的胶塞和胶塞座具有传统工具的作用。
未改变原来的固井套管结构，只是在需要封隔的地层位置添加新型套管外水泥填充封隔器。
3 新型套管外封隔器现场施工中存在的问题及解决办法
3.1 存在的问题
新型套管外水泥填充封隔器已经在塔里木油田进行了现场试验。
试验过程中出现了部分井固井结束时未能碰压的情况，未能碰压导致封隔器不能够进行坐封。
后根据现场下探水泥塞面得知，替浆量计量错误，未能准确计量替浆量是导致未碰压的主要原因。
3.2 解决办法
现场施工前准备好泥浆罐，在条件允许的情况下使用较小的泥浆罐进行计量，泥浆罐底尽量不要有沉沙存在，固井队使用的流量计尽量提前校准，在条件允许的情况下可以在替浆管线
上安装2个流量计，以便于相互比较。
替浆过程中尽量不要停泵或者是到泵，以免影响罐面计量。
在替浆过程中尽量不要大范围的变更排量。
在固井设计中可在胶塞后添加部分水泥浆，在替浆量达到设计量而未碰压的情况下，可再替2-4方以防止计量错误导致的未碰压。
套管柱设计方面可适当增大碰压座至离浮鞋距离，在出现未碰压的情况时可再替2-4方以防止计量错误导致的未碰压。
4 结论和建议
新型套管外水泥填充封隔器相比其他管外封隔器有巨大的优势，工艺简单，操作方便，作业风险较小。
参考文献：
[1]邓旭.管外封隔器技术发展和应用[J].试采技术，2009（2）.
作者简介：
马梁，男，工程师，2007年毕业于克拉玛依职业技术学院钻井专业，现从事油田套管封隔器技术服务。