高含水气井K341型封隔器设计.pdf

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

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