压裂常用的井下工具（1）

压裂常用的井下工具（1）目前压裂常用的井下工具有那些？各有什么作用？目前压裂常用的井下工具主要有：封隔器、导压喷砂器、水力锚、直嘴子及其它辅助工具。

它们的作用是：封隔器：用于分层压裂，将其下入射孔段底部1.5米左右。

对于上部套管需要保护的井，要下入保护上部套管的封隔器，使封隔器上部套管在压裂时不承受高压。

导压喷砂器：是与封隔器配套使用一次完成多层分压的喷砂工具。

作用：控制施工排量、产生压差。

改变压裂液流动方向。

水力锚：用于压裂施工时，固定管柱，防止管柱由于高压断脱在井内造成事故。

固定管柱，防止油管受压后上顶、产生弯曲、变形。

帮助封隔器工作，保护封隔器胶筒不因油管位移产生破裂失封，致使压裂失败。

直嘴子：控制施工排量。

产生压差，利于封隔器工作。

井下处常用压裂井下工具压裂施工井下工具分类封隔器控制类工具第一部分：封隔器1、K344型封隔器1）作用：该封隔器适用于中深井的合层、任意一层或分层的压裂与酸化作业，可以组成一次分压多层的压裂管柱和一次分酸多层的酸化施工管柱。

2）结构主要有上接头、胶筒座、胶筒、中心管、“O”型胶圈、滤网、下接头等。

（如图1所示）图1 K344型封隔器结构图3）工作原理封隔器下入井下设计深度后，从油管内加液压，高压液体经过滤网、下接头的孔眼和中心管的水槽作用在胶筒的内腔。

由于此压力大于油、套管环形空间的压力而形成压力差。

在此压差的作用下，胶筒胀大将油套管环形空间封隔住。

解封时只需泄掉油管内的高压，使油管与油套管环形空间的压力平衡，胶筒靠本身的弹力收回便可解封。

4）K344-115型封隔器主要技术参数（见表1）表1 K344-115主要技术参数表最大外径，mm φ115最小通径，mm φ55长度，mm 926坐封压力，MPa 0.5~1.5工作压力，MPa 35工作温度，℃902、Y344型封隔器1）作用：该封隔器主要用于分层压裂、分层酸化、以及实现某种技术目的进行的地层封隔作业。

2）结构主要有上接头、压帽、梯形盘根、中心管、衬套、胶筒、隔环、下胶筒座、上活塞、上缸套、中间接头A、短中心管、下活塞、下缸套、中间接头B、“O”型胶圈、和下接头等组成。

（如图2所示）图2 Y344型封隔器结构图3）工作原理当将此封隔器下至井下预定深度坐封时，从油管内打入高压液体加液压。

高压液体经过中心管的孔眼和滤网罩作用在上活塞和下活塞上，推动活塞上行压缩胶筒，使胶筒直径变大，密封油、套管环形空间。

当需要解封时，只须放掉油管内的液压，活塞便在胶筒的弹力作用下退回，胶筒便回收而解封。

4）Y344型封隔器主要技术参数（见表2）表2 Y344主要技术参数表参数Y344-114 Y344-148最大外径，mm φ114φ148最小通径，mm φ48φ60总长，mm 1295 1440坐封压力，MPa 1.2 1.2工作压力，MPa 60 60工作温度，℃120 1203、Y241型封隔器1）作用：该封隔器主要用于分层压裂、分层酸化、以及实现某种技术目的进行的地层封隔作业。

2）结构主要有调节钢套、反洗活塞、胶筒座、锯齿锁定套、卡瓦块、卡瓦套、控制环、皮碗、上下胶筒、上接头、锁环、下活塞、下中心管、压帽、中胶筒、中心管、锥体等组成。

（如图3所示）图3 Y241型封隔器结构图3）工作原理采用液压坐封、上提管柱解封的工作方式。

在油管内液体压力的作用下，封隔器坐封活塞上行打开限位机构，推动卡瓦锚定部分上行并压缩胶筒，实现坐封和锚定，同时锁紧机构进入锁紧状态。

在油管内液体压力消失后，由于锁紧机构进入锁紧状态，卡瓦锚定部分不会回收使封隔器一直处于坐封状态。

上提管柱，封隔器中心管与外层各部分发生错动解除锁紧状态，其它各部分在摩擦力和弹性力作用下恢复原位，实现封隔器的解封。

4）Y241型封隔器主要技术参数（见表3）表3 Y241主要技术参数表规格Y241—148 Y241—115最大外径，mm φ148φ115内径，mm φ62φ54坐封压力，MPa 29 29工作压力，MPa 60 60工作温度，℃120 120卡瓦张开外径，mm 165 130解封力，kN 15～20 15～20连接螺纹 2 7/8 UPTBG 2 7/8 UPTBG4、Y341型封隔器1）作用：主要用于分层试油、分层采油、分层找水、堵水，也可以和配套工具组合用于分层压裂酸化等，一般可以多级使用。

2）结构主要有上接头、锁套、解封剪钉座、坐封剪钉、锥环、锁环、索还座、上平衡活塞、缸套、外中心管、内中心管、下平衡活塞、胶筒、上下调节环、坐封剪钉、坐封活塞、活塞套、下接头等组成。

（如图4所示）图4 Y341型封隔器结构图3）工作原理坐封时，从油管内加液压，液压推动活塞上行，坐封剪钉被剪断，坐封活塞推动上下调节环外中心管、锁紧座一起上行压缩胶筒并锁紧，使封隔器处于坐封状态。

解封时，上体油管柱，解封剪钉被剪断，解封剪钉座、锥环和锁环被卡在锁套内，随管柱向上运动。

锁紧座、外中心管、上调节环、下调节环、和坐封活塞在胶筒的弹力作用下退回，胶筒收回解封。

4）Y341型封隔器主要技术参数（见表4）表4 Y341主要技术参数表型号Y341-115 Y341-148最大外径（mm）φ115φ148内通径（mm）φ50φ60工作压力（MPa）60 60工作温度（℃）120 120坐封压力（MPa）15 15反洗排量（m3/h）30 30解封力（kN）15～25 15～255、Y111型封隔器1）作用：该封隔器适用于分层试油、采油、找水、堵水和酸化。

可单独使用，也可与卡瓦式封隔器或支撑卡瓦配套使用。

2）结构主要有上接头、胶筒座、胶筒、中心管、“O”型胶圈、承压接头、坐封剪钉、压缩距垫环、下接头等。

（如图5所示）图5 Y111型封隔器结构图3）工作原理按所需坐封高度（油管挂距顶死法兰的高度）下放管柱。

因承压接头和下接头与尾管（或卡瓦式封隔器，或支撑卡瓦）为支点，坐封剪钉在一定的管柱重量作用下被剪断，则上接头、调节环、中心管和键一起下行压缩胶筒，使胶筒的外径变大，封隔油、套管的环形空间。

上提管柱，胶筒就收回恢复原状。

4）Y111-115型封隔器主要技术参数（见表5）表5 Y111-115型封隔器主要技术参数表参数Y111-115最大外径，mm φ115最小通径，mm φ62总长，mm 626坐封载荷，kN 60～80工作压力，MPa 上15下8工作温度，℃1206、JXY221-115封隔器1）作用：适用于分层试油、采油、测试、找水、堵水、酸化等工艺，可单独使用，也可与Y111型封隔器配合使用。

2）结构（见图６）图6 JXY221封隔器结构图3）工作原理JXY 221封隔器在下钻前，必须把它倒槽至下钻状态，下钻至设计位置后，上提1m，右旋2/3圈，此时下接头上的定位销从牵引体的J 型槽中滑出，释放中心管下行，将首先关闭和密封旁通阀，继续下放管柱，推动胶筒和锥体下行，由于牵引体上的扶正块的摩擦作用，在下放过程中，牵引体上的卡瓦和锥体产生相对移动，锥体就会撑开卡瓦,使封隔器上的卡瓦牢固锚定在套管壁上，继续施加座封载荷，封隔器的胶筒受压缩胀大，当载荷增加至60～80KN时，封隔器就会可靠座封。

完成施工后，直接上提管柱将首先打开封隔器的旁通阀平衡上下压力,继续上提管柱封隔器就会解封。

上提管柱后封隔器自动处于下钻状态,此时可以继续起钻，也可以直接下放管柱继续下钻，需要座封的时候重复座封动作即可。

该封隔器可以按照设计需要重新座封多次。

4）主要技术参数表６JXY221—115型封隔器主要技术参数表规格型号JXY221—115总长，mm 1390外径，mm φ115内径，mm φ48座封负荷，kN 60～80工作温度，℃120卡瓦张开外径，mm 128.5连接螺纹 2 7/8 UPTBG第二部分：控制类工具1、水力锚1）作用：防止井下工具产生轴向位移。

用于油层水力压裂、水井增注改造、水力喷砂、切割（或喷砂射孔）等井下作业管柱的锚定。

2）结构按水力锚的锚爪限位方式分为:扶正式(KFZ)、挡板式(KDB)、板簧式(KBH)，一般我们常用的是扶正式和挡板式两种。

锚牙的复位分为弹簧复位、胶件复位和自由复位三种。

常用的是弹簧复位，自由复位方式是一种新型结构，工作更可靠，但结构更复杂。

结构见图7、图8。

图7 扶正式水力锚结构图图8 挡板式水力锚结构图3）工作原理从油管内打入高压液体，锚爪在高压的作用下压缩内压簧和外压簧，并被推向套管壁、卡紧在套管内壁上。

以此来克服在作业施工中产生的轴向推力，起到固定井下管柱位置的作用。

4）水力锚技术参数（见表7）表7 水力锚主要技术参数表规格型号KFZ117-46KDB112-42 KDB146-60钢体最大外径，mm φ117φ112φ146钢体内径，mm φ46φ42φ60工作压差，MPa 60 60 60工作温度，℃120 120 120启动压差，MPa 0.6~1.0MPa2、滑套导压阀1）作用：适用于油气井不动管柱分层压裂施工，在压裂下层时处于关闭状态，压上层时打开，且形成一定的节流压差保证封隔器的可靠座封。

2）结构主要由滑套、滑套节流阀剪钉、内眼管、喷嘴、球座瓦片、上接头、外钢套、下接头等组成。

（如图7所示）图8 滑套导压阀结构图3）工作原理使用时投球，钢球落入滑套导压阀中与滑套连接的球座瓦片上，当加压后，剪断销钉，球座瓦片带动滑套下移，开启出液孔，打开油套连通通道。

当滑套随着球座瓦片一起向下移动到一定位置后，球座瓦片散开，使阀体通过直径扩大，座落在球座瓦片上的钢球可以自由通过阀体掉落到管柱下部。

4）滑套导压阀主要技术参数（见表8）表8 滑套导压阀主要技术参数表参数滑套导压阀（A级）滑套导压阀（B级）最大外径，mm φ114φ114内通径，mm φ42φ34总长，mm 520 520工作压力，MPa 60 60工作温度，℃120 120坐封压力，MPa 滑套开启压力5～8 滑套开启压力5～83、导压喷砂器1）作用在选层压裂、酸化时坐封上、下封隔器，并且提供流体进入地层通道。

2）结构主要由上接头、导压本体、导压内套、滤网、喷咀等组成。

3）工作原理从油管内经上接头泵入高压液体，经喷咀节流，承压体变向后沿导压本体的侧孔注入地层，产生的压差使上封隔器坐封。

同时，高压液体经内外导压体的空隙流向下封隔器，使下封隔器坐封。

4）KPS-114导压喷砂器的主要技术参数表9 KPS-114导压喷砂器主要技术参数表参数KPS-114导压喷砂器总长，mm 663最大外径，mm φ114工作压力，MPa 35工作温度，℃90连接螺纹 2 7/8 UPTBG。