JS-2封隔器坐封方余的计算

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【摘要】目前对于单层压裂施工，通常采用js-2封隔器实现不动管柱单层压裂及排液一体化，JS-2封隔器靠施加管柱重量压缩胶筒密封油套环形空间，坐封方余大小决定了封隔器的密封效果。通过分析管柱在充满流体的垂直井中的受力和变形，推导出了管柱在充满流体的垂直井中自重伸长的计算公式以及JS-2封隔器坐封方余与坐封深度、坐封载荷之间的关系式，为现场施工JS-2封隔器坐封方余确定提供了理论计算依据，通过实际应用，该计算方法满足现场施工需要。

【关键词】不动管柱压裂 JS-2封隔器 坐封方余 应用

随着大庆特低渗透油藏不断增多，在试油压裂施工中，为了减少压裂液对储层的浸泡时间，降低储层的损害程度，采用了不动管柱压裂及排液一体化工艺技术，通过一趟管柱进行单层、两层和三层压裂，在不动管柱的前提下，实现原管柱压裂、压后井温测试、排液求产和压力监测。对于单层压裂施工，通常采用JS-2封隔器实现不动管柱单层压裂及排液一体化，JS-2封隔器靠施加管柱重量压缩胶筒，密封油套环形空间，坐封方余大小决定了封隔器的密封效果，而坐封方余又与许多因素有关，如管柱在下放过程中的变形、温度、井斜等，因此正确分析管柱在井筒中的受力分析及变形，合理确定坐封方余将直接决定不动管柱单层压裂及排液一体化工艺的成功与否。

图2？JS―2压裂、排液求产压力监测曲线1 不动管柱单层压裂工艺

不动管柱单层压裂及排液一体化工艺利用JS―2封隔器旋转坐封将压裂层段与上部层段隔开，管柱结构如图1所示，管柱底部携带偏心压力计托筒有效保护压力计避免受压裂砂的损害，内置电子压力计监测压裂及求产各工序井底压力，压力曲线如图2所示，整套管柱大通径保证了井温仪顺利起下，实现压裂、排液求产、测微差井温等各项工序连续作业，从而节约了施工时间，降低了工人的劳动强度，在压后初期返排出大量压裂液，提高压裂效果，目前该工艺已在大庆油田试油施工中广泛使用。

2 JS-2封隔器工作原理

JS―2封隔器是用管柱下到预定深度，上提管柱合适的方余高度， 正旋管柱2～3 圈，下放管柱施加相应载荷，锥体下移， 撑开卡瓦，通过施加管柱重量压缩封隔器胶筒，使其胀开密封油套环形空间，然而封隔器的密封性能除与胶筒自身性能有关外，还与使用过程中，封隔器坐封载荷、井斜、温度及使用压力密切相关，当封隔器坐封载荷过小时，封隔器胶筒不能被充分压缩，紧贴套管壁，从而不能完全隔开油套环空，而当封隔器坐封载荷过大时，超过胶筒承载能力将导致胶筒损坏达不到密封效果，由此可见坐封加压大小将直接影响封隔器的密封效果。

3 JS-2封隔器坐封方余的计算

（式10）

上式即为单一尺寸管柱在充满流体的垂直井中自重伸长计算公式

3.2 JS―2封隔器坐封方余的计算

JS―2封隔器坐封时管柱的上提高度及坐封方余主要取决于封隔器的卡点深度、坐封载荷、坐封时换位销钉在轨迹槽中的运行长度、胶筒的压缩距、管柱的变形等。

在充满流体的垂直井筒中JS―2封隔器的坐封方余为

（式20）

上式即为在充满流体的井筒中，单一尺寸的JS-2压裂管柱不考虑井斜、管柱接头加厚和温度的影响条件下坐封高度（方余）的计算式。

参考文献

[1] 王鸿勋，张琪.采油工艺原理，石油工业出版社，1981

[2] 宋瑜，万德立，史云沛，冯军刚.工程力学，石油工业出版社，1997