针对目前注水井封隔器存在穿越通道少、压力等级低等问题,研制了一款面向有缆智能注水井的生产封隔器。该款封隔器具有6条圆周分布电缆通道,满足测调机械手等工具的线缆需要。设计了新型锁环结构及防提前坐封机构,新型的锁环结构使坐封机构可承载较高坐封载荷。采用锁块连接的防提前坐封机构可有效避免封隔器外部受力引起的提前坐封。该封隔器具有结构紧凑、防提前坐封、压力等级高等优点。经室内与井场实验验证,该封隔器可双向承压7500 psi(51.72MPa),坐封、密封、解封等均满足设计要求,是一款高性能的注水井生产封隔器。

新型扩张式封隔器的生产应用需通过多项关键性能测试,为保证其工作表现,提出了一套扩张式封隔器性能评价方法。以行业标准为基础,结合工程经验制定了扩张式封隔器的测试流程和评价标准,同时研制了一套测试工具为室内试验提供条件。评价内容包括封隔器本体验漏、坐封与解封性能测试、胶桶疲劳测试、环空密封性能测试等。该方法流程安排合理,被测对象一次装入可完成坐封、解封及胶筒疲劳性能3项测试,避免了多余拆装过程。试验结果表明,该评价标准具有较高可靠性,通过测试的扩张式封隔器在应用中稳定可靠。通过测试的扩张式封隔器已成功应用于渤海油田50口井次,成功率为100%,平均有效期为36个月。

文中针对封隔器的实际结构,建立了三维光弹性实验模型,通过实验检测出卡瓦的内部应力及卡瓦与套管的接触应力,得到了卡瓦锚爪的应力分布规律,为卡瓦的优化设计提供了理论依据。

为了研究非规则井眼形状中封隔器的密封性能,分析了井眼的应力场分布,并根据现场测井数据选择井眼长径比为1、1.05、1.1、1.15和1.2建立封隔器坐封有限元分析模型。根据胶筒单轴拉伸试验结果与Mooney-Rivlin、Yoeh本构模型进行拟合,优选Yoeh本构模型为胶筒橡胶材料的本构模型。对封隔器的坐封过程进行仿真分析,分析结果表明:在椭圆井眼中封隔器坐封后,胶筒与中心管壁间出现间隙,且胶筒与井壁间的接触应力分布不均匀,流体更易从胶筒与井眼长轴部位及中心管接触部位穿透,导致封隔器封隔失效;随着井眼长径比增加,胶筒与中心管壁间的间隙增加,胶筒与井壁间的接触应力减小,封隔器更易失效;当井眼长径比为1.2时,封隔器与井壁间虽有接触,但存在间隙,流体会从间隙中渗出,导致封隔器失效;针对常规封隔器在椭圆井眼中密封较差的问题,可选用分段式胶筒...

封隔器是油田生产过程中重要的井下作业工具,分为压缩式和扩张式两种,主要用于高含水油田的分层注水开发。封隔器胶筒密封性能的好坏影响油田的开发效益。然而,现场实验表明,地面常温耐压差合格的封隔器下井后经常会发生封隔失效,其耐高温性能存在严重问题。因此,创新性提出了一套封隔器胶筒高温密封性能实验装置,用于封隔器胶筒高温性能测试。

在中国西部油气井钻井过程中,多口超深井出现了严重的套管磨损,在某些特殊情况下,封隔器不得不在套管磨损段进行坐封。为了分析套管磨损段胶筒的力学行为,以单胶筒压缩式封隔器为例,分别建立均匀磨损、月牙磨损和复合磨损3种套管磨损模型,利用数值模拟方法研究了胶筒与3种磨损套管之间的接触压力以及胶筒与中心管的接触状态。分析结果表明:套管均匀磨损时胶筒与套管沿轴向分布的接触压力曲线呈“马鞍状”分布,且接触压力整体减小;套管月牙磨损导致胶筒在磨损位置处接触压力减小明显,在磨损切口两侧边出现明显的应力集中现象;相比套管均匀磨损和月牙磨损,套管复合磨损导致胶筒的接触压力减小最为严重。所得结论可为套管磨损段封隔器的密封性能综合评价提供参考。

随着高温、高压、含H2S/CO2油气田的不断开发,封隔器用橡胶材料的服役环境越来越苛刻。为研究橡胶密封材料在高温、高压含H2S/CO2环境中的适应性,在高压釜中模拟渤中19-6区块的地层环境,将氟硅、氟碳、氢化丁腈、四丙氟4种橡胶进行耐蚀性实验,采用扫描电子显微镜、电子拉力试验机、邵氏硬度计对橡胶材料暴露在模拟环境中前后的截面微观形貌、力学性能、硬度进行检测。实验结果表明:在模拟环境中橡胶的耐蚀性由高到低为氢化丁腈橡胶、四丙氟橡胶、氟碳橡胶、氟硅橡胶;氢化丁腈橡胶在模拟工况环境中性能最为稳定,这是由于其分子的不饱和键作为可硫化的交联点,在一定程度上增强了其耐腐蚀性能;四丙氟橡胶在气相中力学性能较液相中下降了约75%,CO2的存在会加剧四丙氟橡胶的H2S腐蚀;氟碳橡胶和氟硅橡胶腐蚀严重,不适合在该模拟工况下使用。...

模拟抽油机法是进行直井、大斜度井及水平井产出剖面测井的一种比较有效的方法;利用电泵井、抽油机井修井期间,采用模拟抽油机法进行产出剖面测井为采油厂提供有效的动态产出剖面测试资料。同时介绍了模拟抽油机的工作原理、施工步骤、应用范围及注意事项。

为了减少常规压缩型封隔器失效事故,开展封隔器常用橡胶材料的单轴拉伸和压缩实验,基于实验数据和Abaqus大变形接触有限元分析,对常规压缩型封隔器力学性能进行分析,并设计一种可扩张式封隔器,研究不同压差、温度和摩擦因数对扩张胶筒密封性能的影响,最后对所设计的扩张式胶筒进行了试验研究。结果表明:常规封隔器的胶筒在完成密封的过程中,上胶筒主要起密封作用,而且受到的应力较大,过大的应力会引起常规胶筒肩部压紧而发生疲劳失效,采用扩

石油分层开采时，对地下井管封隔器用后卸压打捞提升前，对封隔器解封机构切割、地下井管修复所用的井下切割工具寿命低、效率低，为此文中介绍了新型刀具的材料和结构参数的选择，并作了井管修复模拟试验和现场考核。