关于限速下钻保护K344封隔器胶皮的推理一、问题的提出封隔器是油田分层采油、分层注水、分层测试和分层改造必不可少的井下工具。封隔器在如上施工中简单、适用、经济，使用频繁是众所周知的。 但是，在施工过程中，往往由于封隔器胶皮在下钻过程中被套管内壁磨擦损坏，达不到下封隔器所能达到的施工目的，造成施工失败，浪费人力和物力的现象也是屡见不鲜的(如图1左)。 因此，为了尽量减少封隔器胶皮在下钻过程中被套管内壁磨擦损坏，降低人力物力浪费，我们必须对封隔器的下井过程进行研究，透过现象看本质，找出封隔器胶皮在下钻过程中被套管内壁磨擦而损坏的根本原因，以便我们在施工过程中有的放矢，把工作做的更好。目前，我们每一个井下作业技术人员乃至工人都知道，不论哪种封隔器，它的胶皮外径总要小于钢体外径1--2个毫米。其目的就是为了辟勉封隔器胶皮在下钻过程中被套管壁磨檫而造成损坏，也就是说封隔器胶皮在下钻过程中不会被套管内壁磨擦。 但是，尽管如此，封隔器胶皮在下钻过程中还是屡遭损坏，迫使施工失败。这种封隔器胶皮在下钻过程中屡遭损坏的原因就是好多现场技术人员也无法理解. 甚至，很多现场技术人员总在胶皮质量方面找问题，但是相同质量的胶皮下入同样深度、同样液面高度的井中,损坏的程度却不同,他们在问:这是为什么呢？ 我们对其进行深入地研究,就是为了消除现场技术人员在这个问题上的模糊认识.以K344-114封隔器为例，通过大量细致的现场观察，我们发现胶皮的损坏部分都是在靠近封隔器刚体的位置，而且多数在上部，中间损坏非常少见（如上图1左），这就给我们提供了研究的线索。通过以上观察,现在可以肯定,封隔器胶皮的损坏是由某种物质在力的作用下与胶皮接触经过运动磨擦而造成的，要找到下钻过程中封隔器胶皮磨擦损坏的原因，首先要找出封隔器胶皮在下钻过程中的接触物质和作用力,这就是我们的研究任务. 如上所述，封隔器胶皮外径总是小于封隔器钢体外径，也就是说，封隔器在没有任何流体的套管内运动时，封隔器胶皮总是无法接触到套管内壁，所以就不会磨擦损坏,因为这时受磨擦的只是封隔器钢体外壁和套管内壁而不是封隔器胶皮。 事实上，在现场施工过程中，套管内总是不同高度的充满流体（油、气、水和各种杂质）的。套管内的流体和各种杂质就是封隔器胶皮在下钻过程中的唯一接触物质。 我们知道，任何物体的损坏都是由它的接触物质在力的作用下产生相对运动而造成的，封隔器胶皮也不例外。封隔器胶皮在下钻过程中的接触物质除了套管内的流体（油、气、水和各种杂质）之外再无其它物质可言。 下下面我要讨论的问题就是：套管内的流体（油、气、水和各种杂质）是怎样损坏封隔器胶皮的？它们的作用力是怎么产生的？二、问题讨论的理论依据本次讨论的条件只限于内直径124.3㎜的套管、K344-114封隔器和套管内充满水。 在修井现场去过的人员都知道,下钻施工时,下钻速度由慢变快再由快变慢的现象不断出现。当下钻速度在某一瞬间达到每秒2米时，经过计算，在内直径为124.3mm的套管内下入外直径为114mm的封隔器和内直径为10mm的水咀，套管内从封隔器以下流到封隔器以上的液体流量为317
关于限速下钻保护K344封隔器胶皮的推理|气田试井论文|免费论文 0.02426立方米/秒，这时在环形空间封隔器周围流体的流速可达到12.6米/秒。 这一速度对封隔器胶皮的拖动力约为400Kg，这个拖动力足以使得封隔器胶皮沿流体流动方向发生弹性形变，外直径变小，而在靠近封隔器胶皮压帽（钢体）处由于胶皮的弹性变形而堆积又使得胶皮外直径变大，大大超过钢体外直径，封隔器胶皮有了和套管内壁接触的条件（图2）。这样,在下钻时,在水流的拖动下胶皮局部变大,胶皮变大部分有了和套管内壁接触磨损的条件.这时，封隔器在套管内做上或下的相对运动时，套管内壁与封隔器胶皮接触（而不是与封隔器钢体接触）做上或下的相对运动，这种相对运动的结果便产生了相对磨擦，因而造成封隔器胶皮的局部磨擦损坏，承受内压力的强度变小或完全失去，因而丧失了封隔器的封隔能力。同样，当下钻速度小于每秒0.3米时，经过计算，在内直径为124.3mm的套管内下入外直径为114mm的封隔器和内径为10mm的水咀，套管内从封隔器以下流到封隔器以上的液体流量为0.00364立方米/秒， 这时在环形空间封隔器周围流体的流速只能达到1.888米/秒。这一速度对封隔器胶皮的拖动力约9.0Kg，这个拖动力不足以使得封隔器胶皮沿流体流动方向发生较大的弹性形变，或者说发生弹性形变很小，套管内壁不能与封隔器胶皮接触（而是与封隔器钢体接触）做上或下的相对运动，因而不能造成封隔器胶皮的局部磨擦损坏，保存了封隔器的封隔能力。由以上的计算可以推出: F≅100.6ν2 水嘴直径0mmF≅100.4ν2 水嘴直径10mmF≅40.19ν2 水嘴直径30mmF≅8.329ν2 水嘴直径62mm F:流体对封隔器胶皮的拖动力，Kg ν:下钻速度,米/秒 由此可以看出,封隔器胶皮局部磨擦损坏程度的大小决定于封隔器在充满液体的套管内运动速度的大小。同时也可以看出,拖动力F的大小取决与下钻速度ν的大小。当我们把拖动力F设在10Kg时，胶皮就不会损坏.这时,对于水嘴直径10mm的施工钻具而言，要封隔器胶皮不会变形的话,下钻速度就必须控制在0.32米/秒以内，这就是在上述条件下下钻保护封隔器胶皮的最高速度，超过了这一速度胶皮就要受到损坏。当我们把拖动力F设在10Kg时，对于水嘴直径30mm的施工钻具而言，要封隔器胶皮不会变形的话,下钻速度就必须控制在0.499米/秒以内，这就是在上述条件下下钻保护封隔器胶皮的最高速度，超过了这一速度胶皮就要受到损坏。当我们把拖动力F设在10Kg时，对于水嘴直径62mm(光油管)的施工钻具而言，要封隔器胶皮不会变形的话,下钻速度就必须控制在1.096米/秒以内，这就是在上述条件下,下钻保护封隔器胶皮的最高速度，超过了这一速度胶皮就要受到损坏。三、问题讨论的结论我们认为，当封隔器在套管内做上或下的相对运动时，套管内与封隔器胶皮接触的流体（和流体中所含的杂质）也相对封隔器胶皮做上或下的相对运动，这种相对运动的结果使得封隔器周围的流体运动速度远远大于封隔器的运动速度(也就是下钻速度)，它们的运动对封隔器胶皮有一定的拖动力，这些拖动力迫使封隔器胶皮发生弹性形变,胶皮直径产生由小变大的现象。 封隔器胶皮局部变大的外直径有时远远大于封隔器钢体的外直径，封隔器胶皮有了和套管内壁接触的条件，这时，当封隔器在套管内作上或下的相对运动时，套管内壁与封隔器胶皮（而不是封隔器钢体）接触，也做上或下的相对运动，这种相对运动的结果便产生了相对磨擦，因而造成封隔器胶皮的局部磨擦损坏。现在就可以说,封隔器胶皮的损坏是由套管中的液体这种物质在局部阻力(拖动力)的作用下迫使胶皮变形,外径变大而接触套管内壁经过下钻(起钻)的相对运动磨擦而造成的.四、保护封隔器胶皮的方法找到了下钻过程中封隔器胶皮局部磨擦损坏的作用力和接触物质,我们就很容易找到下钻时保护封隔器胶皮的方法，下面的方法可供同行们在施工过程中参考。 1、下带有封隔器的钻具时限速在每秒0.3-0.5米以内。这是最重要的,但在液面高度以上可以正常下钻,不必限制下钻速度. 2、封隔器上接扶正器。 3、封隔器下带有球座时，如果无特殊要求，座孔应该尽可能的大。
