针对液压系统封隔器,研究采用聚醚型聚氨酯弹性体制作井下液压封隔器的胶筒、密封圈、垫片等密封件,并添加防突部分,进一步提升封隔器密封性能;引入入口增压进一步提升液压系统的性能。聚醚型聚氨酯弹性体制备的封隔器胶筒的拉伸强度、断裂伸长率和压缩永久变形率在经过15天浸泡后分别为37 MPa,490%和52%,性能优于天然橡胶。相比于不带防突结构的封隔器,带防突结构的封隔器的接触面应力更大,对液压系统封隔器的性能产生了显著的积极影响。引入入口增压后,液压系统的高压腔压力和活塞位移分别提高了4.6%和8.9%。结果表明,通过优化密封结构、改进密封材料和提高密封技术水平等措施,可以有效提高液压系统的压力稳定性、系统响应稳定性以及密封性能,为液压系统性能改进提供了新思路和方法。

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。

封隔器是保障塔河油田高压油气井井筒完整性的重要完井工具。但部分井在坐封封隔器后出现验封异常现象。文章对套管液压封隔器坐封的影响因素进行理论研究,坐封期间鼓胀效应和活塞效应起主导作用。研究表明,坐封球座的剪切销钉值设定越高,击落球座瞬间封隔器失封的概率越大;封隔器至坐封球座间的油管长度具有减震作用,适当增加油管长度可以抵消击落球座瞬间回弹力,降低失封风险。

为提高封隔器的密封功能和使用寿命,设计了一种封隔器用新型密封结构。基于有限元方法和试验研究,开展了常规密封结构和新型密封结构力学分析,结果表明常规密封结构的上胶筒应力变化剧烈,特别在胶筒倒角位置应力最大,上胶筒挤压过度后易发生永久变形;新型密封胶筒应力远小于常规胶筒,且三个胶筒相互挤压变形很小,三个胶筒都在安全范围内工作,且坐封结束后三个胶筒分别与中心管和套管发生较大挤压接触,封隔密封效果较好;通过密封性能和承压

针对我国目前油田的开发生产概况以及常用封隔器在使用过程中遇到的问题,提出封隔器国内外调研的重要意义。调研国外封隔器的研究动态,包括国外油田与国内油田的区别,以及国外油田经常使用的封隔器,总结了国内封隔器的研究发展状况,介绍了封隔器新产品的开发及应用,提出一些可行性建议。

页岩气作为一种非常规的油气资源,对解决我国能源问题有着重要意义.国外开采页岩气多采用技术已相对成熟的多级多段压裂技术.而我国还处在页岩气开发的起步阶段,至今还没形成成熟的技术.简要介绍美国一些用于页岩气井的多级分段压裂技术及其工具,其中包括ZoneSelect多级压裂系统、DeltaStim多级压裂技术和泵送桥塞射孔分裂压裂技术.ZoneSelect多级压裂系统的自膨胀封隔器加投球滑套的方式完全满足国内页岩气开发的需求,多级分段压裂技术有望对我国的页岩气实现大规模作业起到促进作用.

提出一种易漏地层完井装置,用以解决易漏失地层固井时,水泥浆侵入地层的现象。该装置采用2个封隔器将易漏失地层的两端分别密封,外筒和中心管间的环形空间供水泥浆流通,避免了水泥浆和漏失层位的接触,解决了易漏失地层固井难的问题,初步模拟试验证明此方法是可行的。

封隔器参数的选取对其工作性能至关重要,合理选择胶筒的形状尺寸可有效避免因应力集中、残余变形而导致的密封失效或起出困难。讨论了密封胶筒端面倒角、胶筒长度对接触应力的影响,进而分析两者对胶筒密封性能的影响。结果表明,40°~50°区间的倒角有助于提高胶筒与套管内壁之间的接触应力;增加密封胶筒长度,会造成接触应力下降。

为了解决K344封隔器分层压裂技术需要节流压差坐封、施工后胶筒回收不完全,以及Y241封隔器分层压裂技术上提管柱解封困难的问题,研制了一种无节流自助解封封隔器及工艺管柱。研制的无节流自助解封封隔器采用弹簧自助解封机构、割缝中心管和压缩胶筒的结构形式,提高了下入、坐封和解封的稳定性和可靠性,同时由于该封隔器不需要节流压差坐封,提高了压裂施工的成功率;研制的工艺管柱可以实现不动管柱分6层大规模压裂施工。现场试验结果表明,无节流自助解封分层压裂工艺管柱耐温耐压性能良好,下入、坐封和解封性能稳定可靠,结构简单,操作方便,具有良好的应用推广前景。