中石油井下工具培训(内部教材)

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1、 井下工具基础知识讲座 井下工具是油气田开发完井及修井作业实现的基本手段之一,是油气田开采工艺主要组成部分,对油气田高效开发起着主要支撑作用,油气田的技术发展史,实际上是井下配套工具研制、试验、应用史,因此,应用使用好井下工具,对油气田高效开发起到关键作用。 一、井下工具基本知识二、封隔器分类、型号编制方法及通用技术条件三、常用井下封隔器介绍四、深井泵工作原理介绍五、长庆油气田井下工具发展现状及方向讲座提纲(一)井下工具分类井下工具分类方式较多,井下工具按用途分,一般分为两大类。1、油气井完井工具封隔器、控制工具、扶正防磨工具。2、油气井配套打捞及修井作业工具管柱打捞配套工具、钢丝打捞配套工具

2、、修井作业配套工具。一、井下工具基础知识针对油田修井工具主要体现以下方面:(1)油套管打捞工具(2)切割工具(3)倒扣工具(4)套管刮削工具(5)套管补接工具(6)套管补贴工艺及工具(7)套管检测工具(8)钻、磨、铣工具(9)侧钻工具(10)整形工具(11)震击工具一、井下工具基础知识(12)液压井下增力器一、井下工具基础知识项项目代号单单位及说说明尺寸特征长长度Lmm外直径mm外直径内直径mm连连接螺纹纹上端螺纹纹尺寸下 端螺纹纹尺寸M(普通螺纹纹)mmT(梯形螺纹纹)mmS(锯齿锯齿 形螺纹纹)mmTBG(平式油管螺 纹纹)mm(in)UP TBG(外加厚 油管螺纹纹)mm(in)使用性能

3、工作压压力PMPa引力载载荷FkN扭矩MKN.m(二)井下工具尺寸特征及使用性能数表示方法一、井下工具基础知识(1)油田完井井下工具 一、井下工具基础知识(2)修井作业管柱及井下工具 REG正规型螺纹REG 23/8、27/8、31/2、41/2; 5 扣/英寸; 锥度1:4 REG 51/2、65/8、75/8、85/8; 4扣/英寸;锥度1:4FH贯眼型螺纹 51/2 ;4扣/英寸;锥度1:6IF内平型螺纹NC数字型螺纹NC 23、26、31、35、38、46、44、46、50;扣/英寸;锥度1:6NC 56、61、70、77; 4扣/英寸;锥度 1:4TBG油管螺纹(三)井下工具设计基本

4、要求油气田井下工具设计必须了解及掌握以下知识,否则很难设计出经济实用井下工具,满足油气田经济有效开发。油气井完井工艺油气井修井工艺油气井开采工艺机械设计理论特殊材料优选及处理工艺一、井下工具基础知识(三)井下工具设计基本要求为实现低渗透油气田经济有效开发,井下工具设计必须体现地质和工艺、工艺和工具、工具和地面、工具和成本结合。1、满足油气田开发工艺技术要求;2、满足油气田流体介质腐蚀要求;3、满足油气田特殊完井工艺要求;4、井下工具设计越简单越好;一、井下工具基础知识(四)井下工具设计基本技巧1、下入套管工具设计(1)通井规一般小于套管内径68mm(2)工具最大外径小于通井规外径12mm(3)

5、封隔器密封元件(胶筒)小于工具最大外径12mm2、下入油管工具设计(1)油管规一般小于油管内径23mm(2)工具最大外径小于油管规外径12mm(3)密封元件(胶筒)小于工具最大外径12mm一、井下工具基础知识3、工具配合公差设计(1)井下工具设计一般采用基轴制配合(2)基轴制配合公差优选国外一般采用H9/d9配合设计,国内一般采用H8/f9、H8/f8、H8/e9等高精度配合设计。考虑到机床跳度、井下温度膨胀效应因素,选择H9/d9优先配合公差设计比较合理。(3)自锁扣整体配合公差设计一般为齿高2.5倍(单向齿高2.5h)左右。一、井下工具基础知识4、工具导向设计(1)入井工具应考虑上、下导入

6、设计,减少卡钻机会;(2)密封组成设计应考虑轴进入导入设计,减少密封元件损坏;一、井下工具基础知识一、井下工具基础知识5、密封元件材料优选(1)对于可取式工具一般采用丁晴橡胶;(2)对于永久性气井完井(H2S、CO2)一般采用氢化丁晴;(3)对于井下反复开关控制工具,一般采用非弹性组合密封材料(聚四氟乙烯);(4)完井封隔器胶筒采用邵氏硬度7085;(5)高压作业(压裂)采用邵氏硬度8095。一、井下工具基础知识6、工具加工耝造度优选(1)一般工具表面耝造度度为6.3;(2)一般配合面耝造度度为3.2;(3)密封槽面耝造度度为1.63.2;(4)动态轴、孔配合面耝造度度为1.6;(5)高精度动

7、态轴、孔配合面耝造度度为0.81.6。一、井下工具基础知识7、工具材料及处理工艺(1)对于耐磨及提高硬度(强度),一般采用渗碳处理;(2)对于一般防腐、耐磨及提高硬度(强度),一般采用渗氮或氮化处理;(3)对于一般仅防腐采用镍磷镀;(4)深井泵工作筒及活塞一般采用镀铬;(5)气井完井工具一般采用高含铬合金钢或不锈钢,并表面氮化处理;一、井下工具基础知识7、工具材料及处理工艺(6)常规油水井完井工具一般采用35CrMo或42CrMo合金钢,并表面氮化或镍磷镀;(7)卡瓦一般淬火回火硬度控制在HRc4555;(8)弹簧一般淬火回火硬度控制在HRc3842;(9)薄弹性套、卡簧或自锁扣,一般采用表面

8、高频淬火;(10)合金钢加工一般必须调质处理,调质处理硬度HB241290。一、井下工具基础知识(五)工具图纸设计技术要求1、图纸设计必须有组装图2、图纸设计必须标注配合公差3、图纸设计必须标注形位公差4、图纸设计必须标注加工耝造度5、图纸设计必须标注材料及处理工艺6、图纸设计必须标注参考基准面7、图纸设计必须标注技术要求一、井下工具基础知识一、井下工具基础知识(一)封隔器分类1、分类方法按封隔器封隔件实现密封的方式进行分类。 2、分类自封式:靠封隔件外径与套管内径的过盈和工作压差实现密封的封隔器。压缩式:靠轴向力压缩封隔件,使封隔件外径变大实现密封的封隔器。扩张式:靠径向力作用与封隔件内腔液

9、压,使封隔件外径扩大实现密封的封隔器。组合式:由自封式、压缩式、扩张式任意组合实现密封的封隔器。 二、封隔器分类、型号编制方法及通用技术条件(二)封隔器型号编制方法1、编制方法按封隔器分类代码、固定方式代号、坐封方式代号、解封方式代号以及封隔器刚体最大外径、工作温度/工作压差六个参数依次排列,进行型号编制。2、 代号说明(1)分类代号:用分类名称第一个汉字的汉语拼音大写字母表示,组合式用各式的分类代号组合表示。分类类名称自封式压缩压缩 式扩张扩张 式组组合式分类类代号ZYK用各式的分 类类代号组组合 表示二、封隔器分类、型号编制方法及通用技术条件工作温度/工作 压差钢体最大外径解封方式代号坐封

10、方式代号固定方式代号分类代号二、封隔器分类、型号编制方法及通用技术条件Y241-115-12060(二)封隔器型号编制方法(2)固定方式代号:用阿拉伯数字表示。固定方式名称尾管支撑单单向卡瓦悬悬挂双向卡瓦锚锚瓦固定方式代号12345(3)坐封方式代号:用阿拉伯数字表示。坐封方式名称提放管柱转动转动 管柱自封液压压下工具热热力坐封方式代号123456二、封隔器分类、型号编制方法及通用技术条件(二)封隔器型号编制方法(4)解封方式代码:用阿拉伯数字表示。解封方式名称提放管柱转动转动 管柱钻铣钻铣液压压下工具热热力解封方式代号123456(三)油气田封隔器通用技术条件1、封隔器基本参数(1)工作压力

11、(单位:MPa)压压力710152025355070100(2)工作温度(单位:)温度557090120150180300370二、封隔器分类、型号编制方法及通用技术条件(3)钢体最大外径(单位:mm)最大 外径9095100105110115120135140144148152165185210215(4)钢体内通径(单位:mm)内通径3840464850555862768292100二、封隔器分类、型号编制方法及通用技术条件2、使用要求(1)使用封隔器时,必须检查合格证,并存档。(2)封隔件、密封件不得超过有效期使用。(3)封隔器下井时,若井况不明,必须通井。(4)起下封隔器,必须装指重表

12、或拉力计。(5)封隔器下入井内位置必须符合井下管柱结构图的要求。(6)封隔器管柱的连接螺纹必须涂螺纹密封脂。(7)封隔器的下井速度不得超过1.01.2m/s,且操作平稳。(8)必须按使用说明书要求使用封隔器。(9)封隔器下井深度,一律以封隔件上端面为基准。二、封隔器分类、型号编制方法及通用技术条件三、常用封隔器介绍封隔器是油气井实现控制性开采及增产措施实施的主要井下工具,对油气田高效开发及经济有效开发起着关键性作用。长庆油田油井完井主要应用了Y111、Y221、Y211、Y341、Y141、Y453、Y445等封隔器类型;水井完井主要应用了K344、Y341、Y342等类型;气井完井主要应用Y

13、344、Y443、Y241等封隔器;压裂主要应用了K344、Y344、Y241、Y341等封隔器类型。三、常用封隔器介绍如何选择应用井下工具,是油气田开采工程技术人员解决实际问题能力的关键,必须关注以下几方面工具特点:1、工具原理2、工具结构3、工具材料4、工具处理工艺5、工具连接方式6、工具使用条件7、工具内外径及长度Y111封隔器Y111封隔器隔水采油工艺管柱1上接头;2,4胶简;3隔环;5中心管;6,8密封圈;7压帽;9下接头三、常用封隔器介绍Y211114封隔器CAB123458761 09Y211封隔器隔水采油工艺管柱1上接头;2上胶筒3中胶筒;4下胶筒;5挡环;6楔形体;7卡瓦;8

14、大卡瓦挡环;9中心管10下接头;三、常用封隔器介绍1-上接头 2-调节环 3-”O”型圈 4-长胶筒5-隔环 6-短胶筒 7-轨道中心管 8,11-楔型体 9-挡环 10,12,19,30,31-防松螺钉 13-限位螺钉 14-卡瓦 15-大卡瓦挡块 16-小卡瓦挡块 17-固定螺钉 18-连接环 20-护罩 21,29-弹簧 22-锁环套 23-挡球套 24-锁球 25-顶套 26-扶正体 27,32-限位压环 28-摩擦块 33-转环 34-轨道销钉 35-下接头Y221封隔器三、常用封隔器介绍1上接头; 2连接套; 3“0”型圈; 4平衡活塞; 9胶筒; 10隔环; 11密封环; 12剪

15、断销钉; 13锁套; 14卡瓦; 15卡瓦座; 16解封套; 17下接头; 18活塞Y341隔采工艺管柱Y34l封隔器三、常用封隔器介绍1打捞头2内中心管3胶筒4外上中心管 5上锥体6卡瓦7下锥体8密封套9坐封活塞10防坐套11解封锁套 12齿套13锁紧机构Y445 型封隔器结构示意三、常用封隔器介绍1-上接头 2-内中心管3,4-”O”型圈 5-水力锚壳体6-水力锚爪 7-弹簧8-沉头螺钉 9-调节环10-胶筒 11-隔环12-外中心管 13-锥体 14-挡环 15-锁套 16-卡瓦 17-执行活塞 18-控制活塞 19-剪钉 20-锁块 21-静压套 22-限位环 23-液压缸堵24-护套 25-剪环 26-下接头 27-限位销钉 28-卡瓦托三、常用封隔器介绍Y541封隔器Y453双卡瓦封隔器三、常用封隔器介绍Y141封隔器1-上接头2-接箍3-中心管4,7-密封胶筒皮碗5-上胶筒6-下胶筒8-卡簧槽液缸10-下中心管11-卡簧12-上液缸13-上活塞14-下液缸15-下活塞16-限位螺钉17-固定螺帽三、

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