液压自封弹性井口密封装置采用液压反馈自封原理,将液压自封与机械密封相结合,利用井口内部流体压力,使密封环与光杆紧密接触,从而达到密封目的。从液压自封井口密封与常规盘根密封效果对比可看出,液压自封装置井电机上、下电流分别下降12.4%和11.3%,电机功率下降9.01%,单井年节电约6 249 kW.h。依据测试结果分析计算,摩擦环采用优质耐磨材料,年可减少停机时间约23 h以上,可减少原油产量损失,经济效益显著。

水平井射孔段井筒由于孔眼的存在,在分段压裂过程中应力集中现象极易加剧固井水泥环的破坏。此外,由于高压压裂液直接作用在水泥环孔眼壁面上,使其完整性在压裂过程中遭受的挑战更大。建立了热流固耦合数值模型旨在分析分段压裂过程中射孔段水泥环内部的温度与应力变化,研究了套管内压、压裂液排量、水泥弹性模量、孔径与孔密对于水泥环密封完整性的影响规律。计算结果表明,压裂过程中水泥环一界面、二界面以及孔眼处均会产生剪切破坏。考虑瞬态力热耦合作用时,水泥环孔眼处失封风险提高。压裂液排量、孔径与孔密对水泥环切向应力影响较小;套管内压与水泥环弹性模量的降低虽然可在一定程度降低剪切破坏系数,但难以避免射孔段水泥环压裂初期的剪切破坏。