逐级解封封隔器的研制

摘要

随着油田开发进入中后期，油层含水逐渐上升，注入与产出比比例失衡，原油可采储量不断减少，开发难度逐年增大，石油剩余储量勘探开发面临着严峻挑战。利用封隔器封堵工艺进一步加大细分注采的力度，是解决这一难题主要方式之一，但现在使用的封隔器只有一级解封机构，采取中心管整体受力的解封方式，在解封过程中，其解封拉力随着封隔器级数的增加解封力将不断累积增大，导致其超过井架的受力极限，因此解封异常困难，这种情况严重制约着油田细分注采的深入。
　　本文以大庆油田第六采油厂为例，在充分调研、仔细分析现场井下作业工艺及国内外各种封隔器研发现状的基础上，从常用封隔器仅有一级解封机构着手，设计了一种新型的带有两级解封性能、可在30KN小解封力作用下实现注采管柱解封的逐级解封封隔器。根据技术参数对该新型逐级解封封隔器的原理方案和总体结构进行设计，在此基础上对其主要零部件进行了详细的受力分析及材质选择，通过详细力学计算得出了各部件的应力情况。
　　本研究为了验证逐级解封封隔器各机构主要零部件的可靠性，对封隔器的上中心管、下中心管、坐封销钉、解封销钉等进行了数值模拟与分析，通过各零部件在不同作用力下数值计算，得出逐级解封封隔器主要零部件的位移、应力、应变、安全系数等主要参数，根据与各零部件设计参数对比，证明所设计的逐级解封封隔器各主要零部件均达到了设计要求。
　　本文对封隔器进行了地面试验，在地面实验基础上又进行了井下实验，共选取3种层系的50口井，对坐封、验封、解封性能以及各主要机构零部件进行了多项测试。证明本文所设计的新型逐级解封封隔器能够满足现场的应用要求，其独特的解封机构，能够在多级细分注采封堵时实现逐级解封，有效解决了因封隔器无法解封导致“拔不动”而大修的问题，缓解了生产成本与产出效益之间的矛盾，具有较高的应用推广价值以及经济效益。

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第1章 绪论

1.1课题研究的意义

1.2封隔器及其分类

1.3国内外封隔器研究状况

1.4课题主要研究内容

第2章 逐级解封封隔器的总体设计

2.1逐级解封封隔器技术要求

2.2逐级解封封隔器的总体方案设计

2.3逐级解封封隔器总体结构设计

2.4本章小结

第3章 逐级解封封隔器各机构关键零件设计

3.1坐封机构的关键零件设计

3.2解封机构的关键零件设计

3.3密封机构的关键零件设计

3.4锁紧机构的设计

3.5本章小结

第4章 逐级解封封隔器关键零部件数值模拟与分析

4.1上中心管的数值模拟与分析

4.2下中心管的数值模拟与分析

4.3下中心管棘爪的数值模拟与分析

4.4坐封销钉的数值模拟与分析

4.5解封销钉的数值模拟与分析

4.6本章小结

第5章 地面、井下实验与分析

5.1地面实验与分析

5.2井下实验与分析

5.3本章小结

结论

参考文献

附录1

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