试油作业中支撑式封隔器坐封方余的计算.pdf

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1、·42科技论坛试油作业中支撑式封隔器坐封方余的计算肖志永刘宝华李兴文(1、大庆油田有限责任公司试油试采分公司试油大队资料采集队，黑龙江大庆1630002、大庆油田有限责任公司试油试采分公司试油大队试油十队，黑龙江大庆163000)摘要：在试油现场操作支撑式封隔器时，坐封方余的确定始终困扰着我们。方余太小，封隔器加压不够，不能正常坐封，影响密封胶筒密封效果；方余太大，一则加压过大，封隔器卡瓦损坏，造成工具报废，二则井iz?油管挂难以坐于油管头密封槽内，井口操作不能实现，尤其影响试油抽汲作业。为了避免多次重复坐封操作

2、，甚至整趟作业失败，必须精确计算坐封方余。阐明了什么是方余，应用工程力学和材料力学的理论得出井下管柱的受压变形弯曲的规律，从而推出了理论数学公式，对试油作业中不同管柱的方余进行了近似的计算，对现场具有一定的指导意义。关键词：支撑式封隔器；坐封；方余；计算1基本概念支撑式封隔器：是以井底(尾管支撑式)或卡瓦(卡瓦式)为支JJ点，加一定管柱重量来坐封的封隔器。所用的胶筒是压缩式的，一L1般是靠下放一定管柱重量来压缩胶筒，使其直径变大，封隔油套环L空。坐封方余：现场操作时管柱的上提值，即在管柱上的任一点做中性点’r记号

3、，这个点rHJ上的位移。芒}▲坐封载荷：正常坐封后封隔器所受的重量。下表所列为几种支L2I，撑式封隔器的坐封载荷。2井下管柱变形分析和计算二><2．1坐封前井下管柱的实际状态油管及各种具下到井筒，用油管挂或吊卡坐于井口的管柱状态．．井筒中充满了流体，除了管柱白重G还受到流体对它的浮力F，流体对管壁的内压F和外压F帅同时井简条件也会影响管柱图1坐封后井下管柱状态的受力效果，如井内温度T、井斜A等。这些作用势必会造成一个结粜一管柱变形。我们}H函数形式表示：AL=f(G、F浮、A、F”、F3支撑式封隔器方余的确定内)

4、，为管柱变形量。上面我们推导出了井下管柱坐封后的压缩量的计算公式，其只综合考虑，内压F和外压F对的影响甚小，温度T、井斜A考虑了封隔器以上油管的长度变化量，封隔器本身的长度变化没有暂不作研究，我们简化为△：f(G、F)。根据材料力学和工程力学的计算在内。支撑式封隔器，最主要的组成部分一胶筒，坐封后会被相关理论，应广义胡克定律得出管柱在流体中的伸长量：压缩，有胶筒压缩量S；卡瓦支撑式封隔器有换位机构——“J”槽，坐封后还有“J”型槽下滑距S。这里我们用S封来表示封隔器=!L(1)本身的长度变化量，即2EF＼1其巾：

5、S鞋=S啦+S映(7)△L：管柱在流体巾的自重伸长量，m；F：管柱的横截面积，m；t1：管柱在空气巾每米比重，；q：井筒中流体每米比重，Ym；由于在不同的井下作业过程中，封隔器和其余工具的配合状况I：管柱长度，m；E：管柱材料的弹性模量，f；不一样，包括封隔器数量、其余【：具类型、大小等等不同，我们所要2．2坐封后井下管柱的实际状态预留的方余H也有所变化。但我们町以大概的认为井下其余工具井下管柱所用钢材的密度往往很大，一千米的管柱就能达到十所引起的长度变化量是不随其上方油管的类型和长度而变化的一多吨，几千米的井所

6、需的管柱的重量会有二十、三十吨，超过了封隔个恒定值，就像s和s换一样，基本是常量。我们用x来表示。H的器所能承受的坐封吨位，一般封隔器的坐封吨位为l0吨左右最合计算公式就为：适。也就是说，管柱重量不可能全部坐于封隔器上面，剩余的重量就r．n通过油管挂或者吊卡于井口，使得井下管柱以中性点为界，受力H=专DJ’++换+x，＼u，分为两个部分，如同1所示。4试油作业过程中方余的确定巾性点是管柱上既不受拉又不受压的一点，以上的管柱L受试油作业中常用的是+73．02mm(两寸七)和4,88．9ram(i寸半)托，以下的管柱

7、受压。EUE油管，根据APISPEC5CT／Is()11960标准我们可以町以查根据公式(1)，我们得出：得相关数据(见表1)。I，受拉的伸长量为：△厶(qm-q~)厶：从而可以得出两种油管的总压缩量△鳙的计算公式：：——Efd~73．02mm：=；中88．9mm：=百L,P千米(km)，PI受的压缩璇为：／、△L：二』L：(3)吨(t)。流体中的管柱【l为封隔器的坐封吨位，器的s。J以伺’0．13m，S0．07m，则封隔器本身的长度变化量为S：0．20m,得出／J^’。一1-．2一／(谰，．)、，(4．、)压f

8、E后口常币规排液管柱工的口方余：：淮pIl!Ij管柱^l凡封后的总缩量为：H言{+=+0．2o(H：米(m))△L(5)42JS一2封隔器压。．(1)、2)、(3)、(4)式代A(5)．得：js一2封隔器本身的长度变化量为S封：0．30m,则有方余：’稻：三旦(6)(转41页J科技论坛·41·表2测试数据诊断结果器故障诊断中的应用[J】．中国电机工程学报，1997，17(