井下工具原理及應(yīng)用.ppt

1、井下工具,工作原理及配套應(yīng)用,一、前言,二、各類井下工具的工作原理,三、特殊井井下工具及配套,提 綱,勝坨油田主要采用全井開采和分層開采兩種開采方式。全井開采，適合于層間差異小，原油物性相似的油井；分層開采又可分為泵封一體化管柱和防頂帶封管柱兩種，適合于多層射開，且射開層層間差異大的油井。,一、前言,一、前言,二、各類井下工具的工作原理,三、特殊井井下工具及配套,提 綱,二、各類井下工具的工作原理,油井井下工具,在日常接觸的工作中，當(dāng)前我廠油井井下工具可分為以下四類,二、各類井下工具的工作原理,一是按有無襯套，抽油泵可分為組合式泵和整筒泵兩種,一是按抽油泵在井中的安裝方式及結(jié)構(gòu)不同，抽油泵可分

2、為管式泵和桿式泵兩種,結(jié)構(gòu)及特點,管式泵由工作筒、活塞、游動閥和固定閥組成，如圖所示：其特點是：1）泵徑較大，排量大，適用于產(chǎn)量高、含砂較高的淺井；2）適用于產(chǎn)氣量較小的井；3）結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、價格便宜；4）由于工作筒接在油管下端，所以修井檢泵時需起油管，修井工作量大。,抽油泵,二、各類井下工具的工作原理,1、管式抽油泵,結(jié)構(gòu)及特點,桿式泵有內(nèi)、外兩層工作筒，外工作筒接在油管的下端，內(nèi)工作筒同活塞接在抽油桿的下端，整體下到外工作筒內(nèi)，由外工作筒內(nèi)預(yù)先安裝好的錐形鎖扣固定，如圖所示：其特點是1）檢泵方便，起出抽油桿即可；2）泵徑小，適用于產(chǎn)量低的深井；3）泵在下井前可以試油，從而保證了質(zhì)量；

3、4）泵的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，加工難度大，成本高；5）不能用于易出砂的淺井，內(nèi)外工作筒容易因砂卡而把泵卡在油管內(nèi)。,抽油泵,二、各類井下工具的工作原理,2、桿式抽油泵,抽油泵,二、各類井下工具的工作原理,工作原理,上沖程：活塞上行，游動滑閥關(guān)閉，泵筒內(nèi)壓力下降，當(dāng)泵筒內(nèi)壓力低于泵入口處壓力時，固定閥打開，液體進(jìn)入泵內(nèi)，同時井口排出活塞讓出泵筒體積的液體。,下沖程：活塞下行，泵筒內(nèi)壓力升高，游動閥打開，固定閥關(guān)閉，液體從泵內(nèi)排出到活塞以上的油管中，同時井口排出光桿進(jìn)入的液體體積。,上沖程,下沖程,錨定類,1、自鎖泄油錨,二、各類油井井下工具的工作原理,該泄油錨定器主要由上、 下接頭、泄油短節(jié)、活塞、 錨瓦

4、、彈簧等組成（見附 圖）。它是通過油管內(nèi)外 的壓差自動將油管錨定在套管上，使之無法上、下躥動。當(dāng)油管內(nèi)壓力大于油 套環(huán)空壓力時，活塞推動錨瓦上行，錨瓦直徑變大，使油管錨定在套管上；再 次作業(yè)時 ，正旋油管使泄油短節(jié)上移，打開泄油孔，完成泄油動作，錨瓦自動 內(nèi)收，解除錨定。彈簧及腔室組成液壓阻尼系統(tǒng)，它能吸收液擊時的尖峰脈沖 避免中途錨定，同時，可使錨瓦可靠內(nèi)收。結(jié)構(gòu)如圖所示,結(jié)構(gòu)及工作原理,性能參數(shù),1、坐錨可靠：由于改以往的徑向柱塞改為軸向柱塞，坐封力增大，較小的壓差即可實現(xiàn)可靠錨定，液壓阻尼消除了水擊對錨定的影響，保證了不會中途誤錨定； 2、解錨容易：該錨定器為單向錨定，上提管柱，錨瓦自動

5、內(nèi)收，決不會造成上提困難及大修； 3、使用方便：錨定時，無須增加任何工序即可完成錨定；再次作業(yè)時，只需用油管鉗正轉(zhuǎn)油管，即可完成泄油及解錨工作，使用極為方便。 4、通徑大：與其連接的油管的通徑相同，不影響其它工藝的實施。 5、泄油可靠：在稠油井、抽油桿斷脫的油井均可實現(xiàn)可靠泄油。,使用方法及注意事項,該錨定器在使用時可直接接于泵上，開抽后即自行錨定；再次作業(yè)時， 起出抽油桿、提起油管懸掛器（切勿加壓），用油管鉗正轉(zhuǎn)油管20圈以上， 即完成泄油動作。約幾分鐘后等油管內(nèi)外壓力平衡、下放油管無遇阻時，直 接上提油管即可解除錨定。 1、下油管時，應(yīng)打好背鉗防止下部油管旋轉(zhuǎn)； 2、嚴(yán)禁上下接頭之間產(chǎn)生扭

6、力，以防泄油孔被打開； 3、嚴(yán)禁中途試壓，或往油管內(nèi)灌水，以防止中途座封； 4、與上部油管連接時，背鉗應(yīng)打在錨定器上部的油管接箍上；與下部油管連 接時，管鉗應(yīng)打在下接頭上；禁止在帶有油管旋轉(zhuǎn)裝置的油井中使用。 適用于井溫小于120，井深不超過3000米的油水井中。,2、液壓油管錨,結(jié)構(gòu)特點與工作原理,主要由上接頭、錨瓦、本體等部分組成，結(jié)構(gòu)如圖所示。液壓油管錨，安裝于泵上，抽油過程中，油管內(nèi)的液面高于油套環(huán)空液面，錨爪自動伸出，錨定在套管內(nèi)壁上。檢泵時，上提管柱，減斷銷釘，下錐體下行，上錐體不動，上、下錐體之間距離增大，錨爪在彈簧的作用下自動收回，解除錨定。,技術(shù)參數(shù),用于有桿泵深抽工藝。錨定

7、管柱，消除油管伸縮造成的沖程損失，同時減小管桿的摩擦損失。,3、M115-76FY油管錨,結(jié)構(gòu)主要由上錐體、下錐體、卡瓦、卡瓦套等。下到設(shè)計深度后，油管打壓18-20MPa，油管錨在內(nèi)外壓差作用下推動活塞下行，上錐體、卡瓦和卡瓦套隨之下行，下錐體不動，卡瓦向外運動，卡在套管壁上，達(dá)到固定管柱的目的。修井上提管柱，拉力使剪環(huán)剪斷，下錐體下行，上錐體不動，上、下錐體之間距離增大，使卡瓦收回，完成錨定裝置的釋放。結(jié)構(gòu)如圖所示,結(jié)構(gòu)工作原理,二、各類井下工具的工作原理,卡封類,封隔器的分類（按實現(xiàn)密封方式）： 1、自封式 2、壓縮式 3、擴(kuò)張式 4、組合式,封隔器： 為了滿足油水井某種工藝 技術(shù)目的或

8、油層技術(shù)措施 的要求，由鋼體、膠皮封隔 件部分與控制部分構(gòu)成的 井下分層封隔的專用工具。,1、封隔器,二、各類油井井下工具的工作原理,封隔器型號編制,二、各類油井井下工具的工作原理,分類代號,固定方式代號,坐封方式代號,解封方式代號,工作溫度、工作壓差均用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。,封隔器失效監(jiān)控點：膠筒、兩端絲扣、卡瓦牙形狀、換向靈活性、 摩擦機(jī)構(gòu)的張力。,Y111型封隔器,工作原理,將封隔器下至井筒設(shè)計位置后，下放油管，靠油管柱重量，通過上接頭中心管帶動承重接頭剪斷坐封剪釘沿鍵下放，同時調(diào)節(jié)環(huán)壓縮膠筒，密封油、套管環(huán)空。,上接頭 + 膠筒 + 中心管,結(jié)構(gòu),Y111 我廠應(yīng)用的封隔器主要有三種 Y2

9、11 Y221,二、各類油井井下工具的工作原理,主要技術(shù)參數(shù),用途：用于分層試油、采油、找水、堵水和酸化。不僅能單獨 使用，也可以和卡瓦式封隔器或支撐卡瓦配套使用。,二、各類油井井下工具的工作原理,封隔器（或下級封隔器）下端要接尾管，其尾管長度一般不能大于50m。最宜于淺井使用。封隔器坐封高度，決定于下入深度、坐封載荷和膠筒密封壓縮距等因素。,技術(shù)要求,二、各類油井井下工具的工作原理,二、各類油井井下工具的工作原理,Y211型封隔器,封隔器下井時扶正體在小彈簧的作用下，緊貼套管內(nèi)壁，軌道 釘處于短軌道上死點，卡瓦被鎖球鎖在中心管上，保證封隔器順利下井。下至預(yù)定位置后，上提管柱一定高度，軌道銷釘

10、滑至軌道下死點。此時再下放管柱，軌道銷釘滑至長軌道，頂套推動擋球套上移，鎖球脫離中心管使卡瓦與錐體產(chǎn)生相對運動，錐體進(jìn)入卡瓦使其張開，并卡在套管內(nèi)壁。再下放管柱壓縮膠筒密封油套環(huán)空。起封隔器時，上提油管柱，錐體脫開卡瓦，軌道銷釘滑至長軌道的下死點，即可起出封隔器。,工 作 原 理,密封 + 支撐 +軌道換向,結(jié)構(gòu),主要技術(shù)參數(shù),適用于套管內(nèi)徑為595/8in的油井的試油、采油、 找水、堵水等工藝。,適用范圍,二、各類油井井下工具的工作原理,下管柱時,管柱上提高度必須小于防坐距，一般不超過0.3m，否則封隔器中途坐封，如遇中途坐封，應(yīng)上提管柱1m左右，使封隔器解封后再下管柱。在井下條件允許時，封

11、隔器下部應(yīng)接3-4根油管作尾管，以利于封隔器下井和坐封。封隔器的坐封高度，決定于下井深度，坐封負(fù)荷和膠筒密封壓縮距等因素。,技 術(shù) 要 求,二、各類油井井下工具的工作原理,Y221型封隔器,工 作 原 理,封隔器下至設(shè)計位置，慢慢上提管柱一定高度（上提高度依據(jù)坐封位置確定），然后正轉(zhuǎn)管柱78圈，使軌道換向，然后邊轉(zhuǎn)邊下放柱，使卡瓦在套管壁上建立一個支撐點，繼續(xù)下放管柱，壓縮膠筒，密封油套環(huán)空（坐封負(fù)荷控制在3040kN為宜）。如與Y111系列封隔器配套使用，以最上一級封隔器計算座封負(fù)荷。 上提管柱，膠筒失去軸向載荷，靠自身彈力收回，同時中心管帶動錐體上移，使錐體與卡瓦產(chǎn)生相對位移，卡瓦收回，工

12、具即可順利起出。,二、各類油井井下工具的工作原理,適用于2500m以內(nèi)的油井，與Y111封隔器和配套工具配合使用，可以實施分層采油、測試、堵水等多種工藝措施。,適用范圍,技術(shù)參數(shù),二、各類油井井下工具的工作原理,Y445型封隔器,工作原理,坐封與自驗封：封隔器下到預(yù)定位置后，從油管投入30mm鋼球，然后從油管打壓，壓力達(dá)到16MPa，實現(xiàn)坐封。當(dāng)壓力達(dá)到18MPa時，穩(wěn)壓5min，若壓力不降，說明自驗封已經(jīng)完成，然后繼續(xù)加壓22MPa，打掉球坐。 丟手：坐封后，上提管柱實現(xiàn)丟手（丟手力為5010kN ）。 回探：丟手后，上提管柱3-5m，再緩慢下放管柱，加壓1-2t，探丟手魚頂，位置不變說明工

13、具錨定，坐封可靠，最后提出管柱。 解封與打撈：用73mm油管連接專用打撈工具，下到丟手位置，加壓3-4,打撈抓楔入提解套溝槽內(nèi)，上提即可解封。,結(jié)構(gòu),密封+錨定+自驗封+解封+鎖緊機(jī)構(gòu),管 柱 特 點,采用雙向卡瓦和步進(jìn)鎖緊機(jī)構(gòu)，坐封牢固可靠，能承受高上、下壓差，具有自驗封功能。同時，液壓封隔器座封可靠性高，可在常規(guī)機(jī)械式封隔器難座封油井上使用。,主要技術(shù)參數(shù),技 術(shù) 要 求,封隔器在下井過程中，遇卡時，承受上提力要小于200kN，如提不動時可進(jìn)行坐封、丟手、打撈操作。 解封時，上提下放動作應(yīng)重復(fù)幾次，以解封徹底。,工 作 原 理,結(jié)構(gòu),丟手 + 擋砂 + 反卡瓦,普通防頂卡瓦殼體的下接頭緊接

14、在封隔器分層丟手管柱的最上一級封隔器的上接頭處，接頭卡爪則與油管相連并一起下入井中，下到預(yù)定層位后先采用機(jī)械方式壓縮封隔器坐封，然后從井口投入鋼球，并用水泥車打壓，此時鋼球坐于球坐上，壓力向下迫使錐體剪斷剪釘，下行撐開卡瓦卡緊在套管壁上，實現(xiàn)丟手。同時，由于球坐隨錐體下行，接頭卡爪失鎖，放壓后上提油管，接頭卡爪便帶著護(hù)套、掛桿、球坐和鋼球一起提出井口，此時膠皮碗張開并貼于套管內(nèi)壁上防止砂埋卡瓦，錐體也在其摩擦力的自鎖作用下不能退回。打撈丟手釋放管柱時，下相應(yīng)的對扣撈矛抓獲錐體內(nèi)的螺紋，上提管柱帶動錐體上行將卡瓦收回釋放，繼續(xù)上提釋放封隔器，并將整個丟手管柱起出地面。,卡封類,2、防頂卡瓦,二、

15、各類油井井下工具的工作原理,技術(shù)參數(shù),用途,主要用于油井的深井淺修和電泵分層采油工藝。,二、各類油井井下工具的工作原理,其 它,1、泄油器,二、各類油井井下工具的工作原理,結(jié)構(gòu)如圖 所示，由外管， 滑套，銷釘， 密封圈，下接 頭，撞擊頭組成。它的滑套內(nèi)徑小于油管內(nèi)徑，形成第一個直徑差。下接頭內(nèi)徑小于滑套內(nèi)徑，形成第二個直徑差。脫節(jié)器上體的上部直徑大于下部直徑形成第三個直徑差。在這三個直徑差的協(xié)調(diào)配合下，脫節(jié)器上體進(jìn)出泄油器時碰不著滑套，因此它具有很高的可靠性。泄油時先將抽油桿提出，投入撞擊頭，撞擊頭直徑大于滑套內(nèi)徑，撞擊頭落在滑套上，再投13根抽油桿，在抽油桿撞擊力作用下撞斷固定滑套的銷釘，露

16、出泄油孔泄油。,撞滑式泄油器,結(jié) 構(gòu) 與 工 作 原 理,技術(shù)參數(shù),適用范圍,適用于套管內(nèi)徑為121-124mm的抽油井。,性能參數(shù),使用要求與注意事項,該型泄油器緊接泵上，要求接脫接器的抽油桿上端接頭不進(jìn)入泄油器內(nèi)。打 開泄油器時，要保證撞擊頭先落于滑套上，抽油桿再撞擊泄油器。因撞擊頭 直徑大，下落速度慢，要求撞擊頭投入后10分鐘再投抽油桿。,壓縮式泄油器,結(jié)構(gòu)與工作原理,結(jié)構(gòu)如圖所示，由上接頭、外管、滑套、 密封圈、彈簧、下接頭組成。外管上開有泄 油孔，并由滑套及密封圈密封，滑套用彈簧支 撐，上、下接頭內(nèi)徑小于滑套內(nèi)徑，因此， 活塞及其它工具通過泄油器時碰不著滑套。 故泄油器不會打開，保證

17、作業(yè)成功。作業(yè)時 先將抽油桿起出，然后起油管，當(dāng)油管見液 面時，將開泄體1-2根抽油桿投入油管內(nèi)， 當(dāng)開泄體下落到泄油器外管上部時，由于此 處內(nèi)徑大，開泄體打開，外形尺寸大于滑套 內(nèi)徑，落座于滑套上，在抽油桿重力作用下 壓縮彈簧，滑套下行，露出泄油孔泄油。,性能參數(shù),使用要求與注意事項,下井時，緊接抽油泵或提升短節(jié)上端，接活塞的抽油桿大于7米。下 組合油管的井，油管大小頭必須有錐度，防止開泄體遇阻。從井中起出 的泄油器，需更換密封圈，試壓（20MPa）合格后方可下井。,銷釘泄油器,結(jié)構(gòu)與工作原理,結(jié)構(gòu)如圖所式，由主體、銷釘、密封墊等組成。銷釘內(nèi)鉆有不通的孔，開口端向外，銷釘外表面車有剪斷控制槽

18、，主體小孔內(nèi)徑小于活塞直徑。該型泄油器接在抽油泵固定凡爾與泵筒之間，由于活塞直徑大于主體小孔內(nèi)徑，因此活塞碰不著銷釘。 作業(yè)時先提出活塞，再提出油管，提出油管見液面后投入抽油桿（鋸掉接頭），抽油桿下落的沖擊力作用在銷釘上，使銷釘在剪斷控制槽處剪斷，泄油器上部的液體泄入到井內(nèi),性能參數(shù),使用要求與注意事項,該型泄油器不能在液壓座封、磁性定位、防砂卡泵等抽油管柱上使用， 因該泄油器不能投固定閥。,其 它,2、脫接器,二、各類油井井下工具的工作原理,自旋式脫接器,結(jié)構(gòu)及工作原理,脫接器由上體和下體兩部分組成，如圖所示。上體由上接頭、防轉(zhuǎn)銷釘、軌道管組成，上體接在抽油桿下部。下體由中心桿、軌道套、鍵塊

19、、墊片、彈簧、下接頭組成。下體接在活塞上。,結(jié)構(gòu),對接,作業(yè)對接時，上體與下體接觸，中心桿進(jìn)入上接頭內(nèi)，在軌道管的作用下，中心桿的頭部被引入軌道管和上接頭的槽孔內(nèi)，此時中心桿與上接頭之間只能做軸向相對運動，不能相對轉(zhuǎn)動。在中心桿頭部下入槽孔后，上接頭的下端面才與軌道套的螺旋軌道鍵接觸。螺旋軌道槽與鍵嵌合，由于中心桿與上接頭不能旋轉(zhuǎn)，而螺旋軌道鍵與中心桿下行壓縮彈簧，使彈簧儲能，直到中心桿相對轉(zhuǎn)動，在彈簧所儲能量的作用下，推動軌道套上行，螺旋軌道槽與螺旋軌道鍵相互嵌合，產(chǎn)生扭矩，使中心桿與上接頭旋轉(zhuǎn)90度，完成對接過程，抽油桿就可帶動活塞運動抽油。,脫接,脫接時，上提抽油桿脫接器上行至泵口，泵口

20、內(nèi)徑小于脫接器下體中軌道套的外徑，軌道套被擋住，繼續(xù)上提，就會使軌道套壓縮彈簧后上行，螺旋軌道鍵就退出螺旋軌道槽。退出時迫使上接頭與中心桿旋轉(zhuǎn)90度，旋轉(zhuǎn)90度后，中心桿頭部與上接頭的槽孔重合，完成脫接。完成脫接后，彈簧推動軌道套復(fù)位，因此，該脫接器可在井內(nèi)重復(fù)對接。,技術(shù)參數(shù),總長為600700mm；上體外徑為63.5mm（95泵， 83泵）、57.5mm（ 70泵）；下體外徑為80mm（ 95泵， 83泵）、64mm（ 70泵）；上端聯(lián)接螺紋為CYG25抽油桿母扣或公扣；下端聯(lián)接螺紋為CYG25抽油桿母扣或公扣。,脫節(jié)器由上體、下體兩部分組成。脫節(jié)器 的上體為卡爪，連接在抽油桿最下端。其他

21、部 分組成脫節(jié)器下體，連接在泵活塞上，隨泵一 起下入井中。然后下抽油桿，當(dāng)卡爪隨抽油桿 下行到與活塞相聯(lián)的脫節(jié)器下體中心桿所在位 置時，其內(nèi)孔套住中心桿向下劃移，繼續(xù)下行 到中心凸緣上部分臺肩時，卡爪迫使鎖套向下 壓縮彈簧繼續(xù)向下滑移，當(dāng)下行到限定位置時，卡爪靠徑向擴(kuò)張時產(chǎn)生的彈力收縮，恢復(fù)原狀，這時鎖套在彈簧力的推動下，套住卡爪，使卡爪中心桿和鎖套對接為一體，從而使抽油桿與活塞聯(lián)接。在檢泵或換泵作業(yè)需要抽油桿與活塞脫開時，只需要將抽油桿上提，當(dāng)脫節(jié)器上行到泵內(nèi)釋放接頭處，釋放接頭內(nèi)孔臺肩擋住脫節(jié)器鎖套，便開始壓縮鎖套，使彈簧壓縮，從而使脫節(jié)器上體與下體脫開。,結(jié)構(gòu)原理,卡爪脫接器,脫節(jié)器總長

22、 540mm 剛體最大外徑 78mm 卡爪外徑 61mm 內(nèi)徑 30mm 釋放接頭 73mm 聯(lián)接螺紋扣 CYG25抽油桿 適用范圍 適用于83mm以上的抽油泵。,1、安裝靈敏的指重表，以便準(zhǔn)確座封和判斷脫節(jié)器對接情況。 2、第一根抽油桿下端接卡爪脫節(jié)器上體，上緊力矩大于1500N/m。 3、對脫節(jié)器時應(yīng)輕放，嚴(yán)防猛頓、猛放。,技術(shù)參數(shù),注意事項,其 它,3、泵下?lián)跎捌?二、各類油井井下工具的工作原理,結(jié)構(gòu)及工作原理,液砂分離裝置主要由上接頭，螺旋體、外管、分離錐體、下接頭組成，外管上開有進(jìn)液孔，螺旋體為中空的螺桿，分離錐體為具有一定錐角度的錐體。,接抽油泵,接沉砂尾管,根據(jù)經(jīng)驗液砂分離所需初速度為30m/s，以此為基礎(chǔ)，以處理液量不同對分離裝置系列化。,一、前言,二、各類井下工具的工作原理,三、特殊井井下工具及配套,提 綱,三、特殊井井下工具及配套,伴隨著稠油區(qū)塊的的大面積開采，注聚區(qū)偏 磨嚴(yán)重現(xiàn)象以及常規(guī)抽油機(jī)井的偏磨，我們開展 了稠油井地面和井下管柱的配套，螺桿泵的井下 管柱配套以及偏磨井的管柱配套工作，現(xiàn)將相關(guān) 工具介紹如下,三、特殊井井下工具及配套,1、空心桿摻水工藝的配套,目前我廠針對稠油開采， 采用了成本低，系統(tǒng)效率 高的空心桿摻水井筒舉升 降粘工藝，該工藝通過摻 水，使流體的含水增加， 形成水包油的混合液，從 而提高流體的