Y411-150双向卡瓦封隔器的研制与应用

2022-09-12

随着油田进入中后期开发, 开采条件日趋复杂, 防砂工具逐渐显露出局限性与不足, 防砂工具的改进与提高显得日益必要, 实现技术突破的条件也在不断成熟。目前7″套管使用的防砂工具内通径为Ф76mm, 小通径的悬挂工具, 使高压充填、环空充填、井底砂砾清除等工序逐一进行, 目的性单一, 施工效率低。

研究突破悬挂封隔工具的内通径限制, 在保证封卡主要技术性能指标的基础上, 最大限度的增大悬挂工具内通径, 设计7″悬挂封隔器具的内径为Φ95mm, 便于Φ73油管 (Φ89接箍) 过筛管作业。从而, 研制出了Y411-150型可取出式双卡瓦封隔器, 并在地面通过各种性能试验后成功地应用于现场。以下就该封隔器的结构组成、工作原理、性能特定等情况做一介绍。

一、结构组成

Y411-150型双向卡瓦封隔器是一种具有双向卡瓦、靠旋转座封和解封的压缩式封隔器。该封隔器主要有坐解封机构、封隔部件、双向锚定卡瓦以及支持换向等4部分组成, 其结构如下图所示。

坐解封机构由上接头、弹簧帽、弹簧套、弹簧、心轴、控制接箍、短接、弹簧片、释放卡瓦等零部件组成。由芯管串联各零部件, 通过旋转、上提或下放芯管操作, 完成解封或坐封工艺。封隔部件由部件轴、复合密封环、胶筒、隔环、胶筒承托器等零件组成, 主要作用是借助上下支撑锚定装置工作, 压缩胶筒封隔油套环形空间。双向锚定部分由上部卡瓦、上锥体、下锥体、下卡瓦等零件组成, 其主要作用是在封隔器坐封以后, 使密封胶筒处于压缩状态, 同时使封隔器处于锚定状态。支撑换向机构由控体、摩擦块、固定环、控制管等组成, 主要作用是使封隔器在套管内壁建立下支点。

二、工艺原理

双向卡瓦封隔器连接于管柱的下部, 下井时控制接箍处于控制管的短轨道上, 推动控制管以及支撑机构下移。封隔器随油管下至坐封深度, 上提管柱至坐封高度, 换向销钉到达短轨道的定点。右旋封隔器1/4圈, 使换向销进入长轨道。然后缓慢下放管柱, 此时控制管及支撑机构在井壁摩擦阻力下静止不动, 控制接箍沿长轨道下行, 坐解封机构的下锥体撑开下卡瓦, 下卡瓦在井壁建立支点。继而双向锚定机构的上部卡瓦与上锥体接触, 推动上锥体、芯管下行, 密封胶筒逐渐被压缩, 上部卡瓦被上锥体撑开开在套管壁上, 封隔器进入双向锚定的工作状态。同时, 芯轴在部件轴内下移时, 中间接箍内的复合密封圈到达部件轴二级凸台时, 开始进入密封状态, 芯轴与部件轴之间的液体通道被关闭, 完成座封。座封后, 由于双向锚定, 双向卡瓦封隔器可以承受上下两个方向的载荷, 可以调整管柱使其在受压、受拉或中性状态下工作。

解封时, 首先上提管柱, 使封隔器处于管柱的中合点, 右旋管柱使控制接箍转动51.3°, 进入长轨道, 上提管柱, 封隔器的扶正体、摩擦块及锚定机构相对套管固定, 换向销钉沿长轨道上移, 打开中间接箍, 待封隔器上下压力平衡后, 继续上提, 释放卡瓦。之后, 上、下卡瓦相继被拉动, 脱离锥体, 锚定力消失, 封隔器胶筒在弹性力作用下恢复, 完成解封工艺。