复合材料桥塞卡瓦模具设计.doc

复合材料桥塞卡瓦模具设计 刖S 复合材料的桥塞卡瓦模具设计 1 HU吞 在石油与天然气勘探开发的各项施工屮，修井作业是一个重要的坏节。油气水井在自 喷、抽油或注水注气过程中，随时会发生故障，造成油井减产或甚至停产。女山油井下沙 堵、井筒内严重结蜡、结盐、油层堵塞、渗透降低、油气水层互相串通、生产油层枯竭等 油井木身的故障；油管断裂、汕管连接脱扌II、套管挤扁、断劣和渗漏等油井结构损坏；抽 汕杆弯曲、断裂或脱扣、抽汕泵工作不正常等井下采汕设备故障。出现故障后，只有通过 井下作业來排除故障。 一套完善的修井设备，一般包括下述部分：主机（修井机），具有动力、传动、绞车、 井架、钻台、游动系统。刹车系统以及液压、气动、电气系统；井UT具；井下T具；运 输工具；起吊及发电装置等。其中，井口工具主要包括吊环、吊卡、吊钳、液压动力大 钳、液压套管钳和修井液压动力钳等。 国内生产井口工具的公司主要有：江苏如东通用机械有限公司、泰兴石汕机械有限公 司、山东三囚临驹石油机械有限公司、牡丹江石油工具有限责任公司、海城市石油机械制 造有限公司、盐城市特达石油机械有限公司、江苏新彖股份有限公司等公司。 在衡量修井设备的性能上，一般有下述指标：修井能力（即绞车功率人小）；井架性能 （强度、刚度、安装性）；移运性；控制是否方便、灵敏；提供操作条件好坏；配套设备 及工具是否完善；T作可靠性；有无特殊的防风、防水、防冻、防尘及防腐蚀措施等。 1.1选题背景 由于我国人部分油山人都L1进入开发中、后期，采油的难度越來越人，丁艺越來越复 杂，井况也越来越复杂，修井任务也越来越繁重。与修井任务越來越繁重的同时，修井工 人的劳动强十分高修井的坏境条件也十分恶劣，高温酷寒，风天I対天，井场条件差（泄霜 出來的天然气和有毒气体的侵熏和井喷），特别是地处高原的西部地区，第1页（共37 页） 复合材料的桥塞卡瓦模具设计 油井较深、自然及环境条件十分严酷。所以要提高修井效率、减轻修井工人的劳动强 度，同时恶劣的工作条件也对工作设备提出了更高的要求，克服高温高压的工作环境。与 发达国家相比，我国的钻井设备相对落后，尤其是在卡瓦的使川上，国外人多数使用机械 手、启动卡瓦；而日前国内绝人部分油U （或地质）钻井工程中起下钻作业时，人都采用 双吊卡或单吊卡加手提式卡瓦作业方式，自动化程度低、效率低、劳动强度人安全性能不 高。 由于卡瓦是桥塞的关键部位，问题也随之而来，如果我们采川新型复合材料，利用具质 量轻，强度人的特点，來继续强化卡瓦的耐高压特性來满足油山开采的更复杂的地质环境; 研发新的生产工艺來生产卡瓦，节约成木，增加经济效益。 2复合桥塞原理与意义 2. 1初识复合桥塞 在汕气井测试过程屮，为正确评价认识日的层，当遇有多层系地层时各汕气水层的层间 存在差异需要进行分层测试，分层进行增产措施，生产井进行多层完井，暂时隔层等，都 需要使用桥堵分层丁具，如桥塞等。但U前常川的金属桥塞存在易卡、钻铳困难等缺点， 特别是用于斜井、水平井的分层压裂、酸化、封堵水等工艺，由于受其特殊井身结构的影 响，这类井在解除金属桥塞桥堵进行磨铳时，易发生卡钻等问题，问题出现后比玄井处理 起來要复杂，为解决这一问题，可使用一种新型工具一复合材料桥塞。利用复合材料制作 桥塞代替金属桥塞，其独特的材料设计容易钻铳，磨掉的碎屑轻小，较易冲岀，防止卡 钻。特别适用于斜井、水平井的分层压裂、酸化、封堵水等作业，克服了金属桥塞易卡、 钻铳困难等缺点。 2. 2结构原理 复合材料桥塞的主要元件一密封胶筒通过水力或机械作用，使胶筒膨胀密封，达到隔离 井筒液体和压力、隔离产层或非1=1的层，达到改变井筒条件、实现封隔Id的，达到施工要 求。 第2页（共37页） 复合桥塞原理与意义 2.2. 1结构 复合桥塞由密封系统、锚定系统、锁紧系统等部件组成，结构示意图如图1所示。密 封系统由胶筒、上下椎体和防突隔坏组成。上下椎体在解放工具作用下剪断销钉，压缩胶 筒形成密封。隔坏的主要作川是压缩时灯先胀开紧贴套管壁，在上下两个防突隔坏中间形 成一定的空间，使得胶筒压缩时在空间内均匀胀人，有效阻止胶筒压缩时“肩部突出”撕 裂。 图2-1复合材料桥塞结构示意图 锚定系统由上下卡瓦、自锁锁环等组成。上下卡瓦的作用是将复合材料桥塞支撑在套管 闭上，并限制其纵向移动，用于保持其密封性。 锁环上的倒齿与小心管的倒齿相互啮合，坐封后永久固定于坐封状态。所以，这种机构 决定了该桥塞解封方式只能是钻铳。 d d 」 「I— 与复合材料桥塞配套使川的还冇坐封释放机构，具主要部件炬剪切销钉，川于投送丁具 和复合材料桥塞的连接，完成坐封后被剪断，使投送工具和桥塞脱开。 释放销钉安装孔 中心管 防坐封销符安装孔 自钏环 上键体 防突隔环 坐封胶皮 防突隔环