高含水气井K341型封隔器设计.pdf

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1、设备管理高含水气井K341型封隔器设计赵子良胜利油田黄河钻井北方公司山东东营摘要：随着气田开采的深入，我国部分气田已进入中、高含阀。当压力达到0.5Mpa时，单项阀打开，液体流入16中心管和11水期开采阶段，气井采出液中含水量上升，传统的封隔器已不能胶筒之间的环空，胶筒在压力的作用下膨胀，当压力达到4.00MPa满足井下气液分离系统的需要。为此，设计K341-114型封隔时，胶筒完全膨胀，卸除液压，单向阀在弹簧力的作用下迅速关器。该封隔器是液压坐封，上提管柱解封，利用液压使胶筒扩张闭，实现封隔器的坐封。单向阀中弹簧的作用

2、是在封隔器坐封达到密封的目的，并带有返气结构。与其它封隔器相比，该封隔时，卸压后迅速关闭单向阀，保证密封的可靠性。器具有坐封简单、解封方便、密封可靠、返气灵敏等优点，更适合3.K341-114型封隔器的解封应用于高含水气井的气液分离系统。如图2－1所示：当需要将封隔器从井中取出时，就要对封隔关键词：封隔器；气井；胶筒；结构器进行解封。解封时上提管柱，剪断15解封销钉，随着16中心管的上移，出液孔连通14外套的通孔，进而与中心管和11胶筒之间一、选题背景的环空连通，在胶筒弹性力的作用下，液体流回中心管，胶筒恢复随着石油、天

3、然气勘探开发的不断进行，石油、天然气钻探和原状，实现封隔器的解封。开采难度不断加大，对封隔器的工作性能提出了更高的要求。随封隔器解封时靠上提管柱剪断解封销钉来实现，解封条件计着国内许多气田先后进入开发中后期，气井采出液中含水量上算如下：升，采出层和废弃层之间矛盾加剧，层间压差越来越大，开发的气τ=F=50×1000=829.15MPa≥[τ]2×πd22×π×6.52井也越来越深，地质环境越来越差。面对复杂的工况条件和恶劣404的自然环境，封隔器分层难度增加，因封隔器失效导致作业失败式中：F—销钉所受的剪切力，单位为N；

4、的情况增加，由此导致的损失达上百万元，对天然气产量影响巨d0—单个销钉剪切面的直径，单位为mm；大。因此，提高封隔器的工作性能对天然气开采有着十分重大的[τ]—销钉材料的许用切应力，单位为MPa。意义。即此时的力F可以剪短解封销钉，实现封隔器的解封。上述二、K341型封隔器的结构设计和工作原理条件及解封销钉的解封条件[6]。1.K341型封隔器的结构表2-1解封拉钉的使用范围直径mmφ7.9～8.1φ6.3～6.5φ5.3～5.5拉断负荷KN8050～5530～35使用位置上级中级下级承受上压差的能力MPa小于15小于1

5、0小于54.K341-114型封隔器的返气结构返气结构具有提高采气率的目的，其工作状况如图2－1所示：：当封隔器下端的废气层中的液体含量较多压力较大时，在上下压差的作用下，推动10返气球阀上行直至到达泛起通道的顶1-下接头2-圆柱堵头3、19、21、22、23、24、28-O形密封圈部，关闭返气通道；当液体和气体的压力和含量成一定关系时，返4-返气圆柱体5-内花键套6-过渡圆柱体7-下内套8-下连接气球阀在浮力、压力等的作用下悬浮于返气通道内，实现气体的筒9-锥孔圆柱体10-返气球阀11-胶筒12-上内套13-上连上返；

6、当液体和气体的压力、含量均较小时，在上部压力的作用接筒14-外套15-解封销钉16-中心管17-解封套18-上接下，返气钢球停在返气通道的底部。头20-顶套25外花键套26-弹簧27-单向阀29-堵孔钉5.K341-114型封隔器胶筒的选择图2-1K341-114型封隔器的结构示意图胶筒是封隔器的核心部件，起主要的密封作用。由于胶筒是2.K341-114型封隔器的坐封非线性弹性橡胶材料，橡胶材料的配方不同，即使相同硬度的橡如图2－1所示：封隔器下入井底合适位置时，地面设备由油胶，其压缩或剪切模量也各不相同，橡胶的基本力学

7、性能有弹性管向井内打入液体，液体由封隔器下端的进液孔进入27单向模量和泊松比，与其力学性能相关的有:温度、阻尼、刚度、蠕变、962014年12月设备管理老化等。由于橡胶受载荷作用后变形大，不可能再按常规的材料力学方法来计算，需要采用独特的近似方法或非线性有限元来描封隔器总长1452mm工作温度≤150℃述。本封隔器的关键部件胶筒采用KZ114-120-40型胶筒，该胶筒对胶筒的骨架结构进行改进，得出新胶筒的整体强度高，在150适用套管内径121～132mm突出量≤15mm摄氏度、100MPa油压下密封性能良好，能够满足扩

8、张式封隔器长时间高压密封的要求。偏心距≤6mm残余变形≤3%三、K341-114型封隔器的结构特点和主要参数1.K341-114型封隔器的结构特点结论（1）采用耐高温高压的新型膨胀式胶筒，胶筒的抗压能力大,本文设计了适用于高含水气井气液分离系统的K341-114扩使胶筒的抗压能力达到了40MPa以上,充分满足了高压井