許建國,楊清海,伊鵬,侯澤,賈唯特,付濤,張宗霖,岳慶峰
(1. 吉林油田油氣工程研究院,吉林松原 138000;2. 中國石油勘探開發(fā)研究院,北京100083;3. 吉林油田新木采油廠,吉林松原 138000;4. 大慶油田有限責任公司采油工程研究院,黑龍江大慶 163453)
中國油田普遍采用分層注水、籠統(tǒng)采油的開發(fā)方式,隨著開發(fā)深入,注入端逐步向細分、智能的方向發(fā)展,但采出端多數依然為籠統(tǒng)采油方式。油田經過多年開發(fā),層間和平面矛盾造成采出剖面不均衡,低滲透儲集層動用效果差;同時,注水開發(fā)后,油藏非均質性造成高滲透層注水突進,導致采出液綜合含水率逐漸上升,油藏物理性質發(fā)生變化,層間差異逐年加大,油水分布日趨復雜[1-4]。因此,老油田高含水開發(fā)后期,準確掌握各儲集層分層壓力及流體參數等油層開發(fā)動態(tài)數據,一方面能夠為開發(fā)方案調整優(yōu)化、油層改造等提高采收率措施提供重要依據,進而控制油井含水上升,實現各類油層均衡開采,對于提高油田開發(fā)水平具有重要意義;另一方面,油井智能化是智能注采系統(tǒng)的重要組成部分,而數據是智能化的基礎,若通過實測或由實測參數計算獲取分層壓力、流體物性、產液剖面、滲透率等類型豐富、結果準確的生產數據,能夠大大提高智能油藏分析模型的準確性和精細化程度,從而實現開發(fā)方案的智能調整與優(yōu)化,對于實現智能注采具有重要推動作用。
取樣和測壓一體化測試工藝主要應用在鉆井和生產階段。國內外油田服務公司經過幾十年發(fā)展,形成了一系列電纜地層測試與取樣技術[5-7],但這些技術大多針對大井眼、裸眼井環(huán)境開發(fā),多應用于鉆井過程中的地層測試,不適合國內139.7 mm(5.5 in)套管井生產階段取樣測試。針對生產階段取樣測試,國內針對套管井開發(fā)了電纜輸送的分層取樣和壓力測試技術[8-12],以及通過管柱下入的預置式分層取樣測壓技術[13-14]:前者取樣測試基本原理與國外的過電纜地層測試技術相似,都是通過封隔待測層進行測試,但目前還存在封隔器封隔厚度受限、系統(tǒng)結構復雜、可靠性低、維修保養(yǎng)難度大等問題;而后者存在多次作業(yè)、工序繁瑣、占井時間長以及井下狀態(tài)未知且不可控等缺點。
目前,油田常用的生產井測壓和取樣通常為兩套不同的工藝。分層壓力恢復測試包括常規(guī)機械管柱分層壓力測試[15]和過環(huán)空分層測壓[16-17]等工藝。前者需要油井停產后動管柱進行作業(yè),測試前需進行通洗井、沖砂等作業(yè),會嚴重影響測試精確度。測試時封隔器漲封,利用儲存式電子壓力計進行分層壓力測試,測試成功率受封隔器漲封效果影響。后者須首先下入分層測壓管柱,然后恢復生產,再將壓力計從環(huán)空下入,其測試密封段與測壓管柱的密封段準確對接,壓力計開始測量目的層段壓力。該技術測試效果受對接位置、測壓儀皮碗密封效果、測壓管柱密封性等諸多因素影響。總的來說,這些壓力測試手段存在實施條件受限、工藝繁瑣、測試效率低、占井時間長、費用高等問題。在井內流體取樣方面,受限于技術難度、施工成功率以及成本等問題,施工井次較少。因此油田通常在井口取全井流體混合樣品,無法準確獲取單層流體。
為了對生產井實施分層取樣和壓力測試,準確獲取不同儲集層地層壓力和流體參數,本文提出并研發(fā)了具有模塊化、全電控、快捷化等特點的模塊化分層取樣測試技術,并進行系列室內實驗和現場試驗。
籠統(tǒng)采油井井筒內的液體為多個射開層段產出液的混合流體。為了獲取單一層段地層流體樣品和壓力恢復曲線,需將待測層段封隔為獨立單元,然后將封隔器之間的混合流體排出,使地層液體流入;當封隔器之間流體驅替完成后,開展取樣,即可得到單層真實地層流體樣品;同時,根據油田生產需求,可開展特定時間內的單層壓力恢復測試??梢?,井下分層取樣測試系統(tǒng)應包括封隔裝置、排液裝置、取樣與測試裝置等基本功能模塊,使系統(tǒng)具備封隔、排液、取樣、測壓功能,如圖1所示;同時,為了保障功能模塊可靠工作以及封隔裝置的準確定位,系統(tǒng)中還應根據井況配置錨定裝置和井下深度定位裝置等。理論上,若同時配備多套封隔和取樣測試裝置,并根據各油層深度調整封隔裝置距離,可同時實現圖1所示的多個層段取樣和壓力測試。
基于上述原理,設計了由井下電源模塊、排液泵、電控錨定器、電控封隔器、電控取樣器、磁定位短節(jié)、終端短節(jié)、配長管纜、快速接頭等功能模塊構成的模塊化分層取樣測試系統(tǒng)(Modular Zonal Sampling and Testing Technology,MST),系統(tǒng)構成如圖2所示。地面控制系統(tǒng)通過電纜為井下功能模塊工具串供電,并以總線方式和井下功能模塊進行數據通信;井下電源模塊完成電壓的變換,滿足所有井下功能模塊的大功率驅動和小功率供電需求;排液泵將封隔器間和近井地帶液體排出到上部封隔器上部;電控錨定器將整個工具串錨定在套管上,避免作業(yè)過程中工具串的上下蠕動,提高封隔器坐封效果和系統(tǒng)工作可靠性;電控封隔器坐封后將被測層段封隔;磁定位短節(jié)實現下井過程中管柱和工具的定位,確保封隔器將待測層段準確封隔;終端短節(jié)實現不同井深條件下的通訊匹配調整;配長管纜具有不同規(guī)格,根據油層厚度調整封隔器卡距。本系統(tǒng)中封隔器最小卡距1.8 m,最大卡距無限制;快速接頭主要完成各模塊間機械、電氣、流道快速、可靠連接。
圖2 模塊化分層取樣與測試系統(tǒng)構成
MST系統(tǒng)涉及多個復雜功能模塊,單一功能開發(fā)難度大。當多模塊組合應用時,技術難度成倍提高,對模塊可靠性和穩(wěn)定性提出了極高要求??紤]到井下作業(yè)的可靠性和成功率,目前每次封隔單個地層開展取樣測試,由于取樣器配備 3個取樣筒,單次入井最多可實現3個層段取樣測試。
系統(tǒng)具有以下特點:①全電控。為了提高井下工具工作穩(wěn)定性和可靠性,MST采用了全電控驅動和控制,與傳統(tǒng)的井下控制工具相比,具有結構簡單、控制便捷、可靠性高等優(yōu)點。在傳統(tǒng)井下工具設計中,封隔器、錨定器等工具往往采用電控液壓驅動方式,雖然具有小功率驅動、大扭矩輸出的優(yōu)點,但采用液壓系統(tǒng),極大提高了系統(tǒng)復雜程度,給井下狹小空間內的工具設計帶來了巨大困難。②模塊化。MST系統(tǒng)采用統(tǒng)一的機械接口標準、地面和井下供電標準以及總線通訊協議,各個功能模塊相互獨立、互不影響,系統(tǒng)功能可根據現場需求任意組合,功能模塊位置可調整,有利于提高系統(tǒng)可靠性和現場施工成功率;當系統(tǒng)中某一模塊發(fā)生故障或使用后需要保養(yǎng)時,只需將該模塊替換或直接將該模塊移除即可,不影響系統(tǒng)完整性以及其他模塊功能;此外,符合上述標準的新功能模塊也可便捷地組合到系統(tǒng)中,系統(tǒng)擴展性極強。③快捷化。MST系統(tǒng)的井下功能模塊均具備過液和過電纜能力,功能模塊設計采用內部個性化、兩端統(tǒng)一接口的設計思想,兩端面中心位置為過液通道,環(huán)空為過電纜通道。現場施工時只需將電纜接頭插接、機械結構緊固,即可實現機械、電氣、液流通道的快速一體化對接,簡化了現場施工,只需幾分鐘即可完成井下功能模塊的連接,不僅提高了系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性以及施工效率,還減少了占井時間,降低了對正常生產的影響。
根據測試原理和系統(tǒng)框架結構,自主設計、試制了圖3所示的電源模塊、電控排液泵、電控錨定器、電控取樣器、電控封隔器、磁定位與終端短節(jié)等 6種共7套井下工具,以及地面控制系統(tǒng)。
圖3 MST系統(tǒng)井下工具實物圖
為了保障MST系統(tǒng)工具的性能以及穩(wěn)定性和可靠性,進行了井下功能模塊的耐溫、耐壓性能測試和坐封、解封、錨定、取樣筒開關等功能測試,最大限度模擬現場工況。室內實驗環(huán)境如圖4所示,主要包括實驗井和拉壓實驗機。實驗井主要用于單個工具整體耐溫、耐壓性能以及溫壓環(huán)境下的功能測試(見圖4a),拉壓實驗機主要用于電控錨定器錨定狀態(tài)下的強制解卡測試(見圖4b)。實驗井井筒容積為 29 L,工作液體為水或油,溫度測試范圍為室溫至180 ℃,每口實驗井具有上腔和下腔兩個打壓通道,壓力范圍0~105 MPa,能夠滿足井下模塊承壓、耐溫測試和膠筒承受壓差測試需求。拉壓實驗機拉力范圍0~200 kN,能夠滿足錨定器錨定和安全裝置測試需求。
圖4 井下功能模塊室內實驗環(huán)境
電控封隔器結構如圖5所示,其主要由控制電路、電機、傳動機構、膠筒、過液通道等部分組成。封隔器坐封時,電機帶動絲杠正轉,膠筒軸右行壓縮膠筒漲封;封隔器解封時,電機帶動絲杠反轉,螺母膠筒軸左行,釋放膠筒封隔器解封;電控封隔器設計有限位傳感器,能夠在坐封和解封過程中自動判斷坐封和解封狀態(tài),提高封隔器可靠性。
圖5 電控封隔器結構示意和實物圖
根據封隔器的驅動和傳動機構,封隔器坐封時,驅動轉矩Mq為螺紋摩擦力矩Mt1、螺旋傳動軸向支撐面摩擦力矩Mt2、螺旋傳動徑向軸承摩擦力矩Mt3之和[18],如(1)式所示。
由于電控封隔器驅動機構無徑向支撐,Mt3為0,將Mt1和Mt2的表達式帶入(1)式,可得:
計算可得,λ為1.71°,ρ′為4.73°,最終計算得到驅動轉矩Mq為138.3 N·m。據此,選配最大輸出扭矩為156 N·m的電機和減速器組合,可實現封隔器可靠坐封和解封。
為了滿足排液需求,電控封隔器設計有過液通道,等效通徑12 mm,能夠滿足過流需求而不會產生顯著節(jié)流壓差;同時,該封隔器安裝了3個量程35 MPa、精度±0.5%的壓力傳感器,能夠同時監(jiān)測膠筒上部環(huán)空、下部環(huán)空及中心通道壓力。膠筒上、下部壓力傳感器使電控封隔器具備自驗封能力?,F場試驗中,若封隔器坐封良好,由于地層壓力變化,膠筒上、下部壓力將出現壓力差,據此可判斷封隔器坐封情況。當上下封隔器良好坐封后,上部封隔器膠筒下部壓力傳感器和下部封隔器膠筒上部壓力傳感器同時測量被測層段地層壓力,不僅可以通過錄取壓力恢復曲線測量地層壓力,且兩壓力傳感器可相互校準,大大提高數據精度和準確性?,F場試驗時,根據電控封隔器在MST系統(tǒng)中的不同位置,中心通道壓力傳感器可用于測量液面高度或排液泵吸液端壓力。
為了保證封隔器在井下可靠封隔油層,對膠筒耐壓差性能進行了地面測試和實驗井打壓測試。在地面控制封隔器坐封后,利用胎具進行打壓,封隔器能夠承受的膠筒上下壓差為15 MPa;在實驗井開展打壓測試,壓力測試曲線如圖6所示。膠筒上下壓差不小于12 MPa,且上部或下部高壓均能良好保壓(圖中壓力緩慢降低是測試系統(tǒng)穩(wěn)壓能力不足造成的),說明膠筒密封效果良好。此外,還開展了封隔器整體35 MPa耐壓和85 ℃耐溫測試,膠筒48 h耐壓差測試,以及帶壓條件下封隔器坐封和解封測試,證實了封隔器具有良好的封隔效果。綜上,該封隔器坐封后能夠承受不低于10 MPa的膠筒壓差,適用溫度85 ℃、壓力35 MPa以內。
圖6 電控封隔器耐壓差測試曲線
電控錨定器具有和電控封隔器類似的結構,由控制電路、電機、傳動機構、卡瓦等結構組成(見圖7)。錨定時,電機帶動絲杠正轉,螺母右行將卡瓦漲出實現錨定;當電機帶動絲杠反轉,螺母卡瓦罩左行,卡瓦收回解卡。為應對油田現場錨定器無法解卡的意外情況,電控錨定器設計有安全解封結構。若出現不能正常解卡現象,可強制剪斷剪釘解卡。根據油田現場作業(yè)經驗,將安全剪釘剪切力設定為60~80 kN。
圖7 電控錨定器結構示意和實物圖
開展了錨定器耐溫耐壓測試。在實驗井中整體打壓35 MPa,加溫至85 ℃,功能正常。利用圖4所示的實驗井開展錨定測試和強制解卡測試,結果表明錨定器可正常錨定。利用拉壓實驗機強拔錨定器,當強制拉力達到69.8 kN時,錨定器安全剪釘剪斷,卡瓦解卡,錨定器可順利從實驗井起出。由于MST系統(tǒng)井下功能模塊總質量小于1 t,上述測試說明該錨定器能夠實現整個工具串的正常錨定,同時還能保證意外情況下的強制解卡。
電控排液泵采用多柱塞結構,由驅動電路、驅動電機、柱塞、單向閥等部件組成(見圖8)。電機帶動缸筒旋轉,在斜盤作用下柱塞往復運動,實現吸液和排液。排液泵具有結構簡潔、尺寸小巧以及控制簡單的特點。電控排液泵對吸液端位置要求不高,因此在取樣測試工具串中的排布位置較為靈活。
圖8 電控排液泵結構示意和實物圖
開展了排液泵耐溫耐壓測試,整體耐壓35 MPa,耐溫85 ℃,測試裝置如圖9所示。給排液泵設置帶有一定壓力的供液端,保證供液充足。在排液端設置單向閥,調整單向閥打開壓力和供液端壓力差值,測試不同壓力條件下的排液能力。經測試,該排液泵排量0.8 m3/d,揚程500 m,能夠基本滿足井筒和近井地帶排液需求。
圖9 電控排液泵室內測試
電控取樣器主要由控制電路、電機、傳動機構、單向取樣筒等部分組成(見圖10)。取樣器設計有 3個單腔容積500 mL的取樣筒,取樣器總容積1.5 L。3個取樣筒為并聯結構。當液體由地層流入取樣器進液端時,可根據現場情況打開任意一支取樣筒。在地層壓力作用下,取樣筒單向閥打開,液體經取樣筒流入工具串中心通道,隨后進入排液泵吸入端。計算雙封之間環(huán)空流體體積(V),根據排液泵排量,當排液體積大于2V后,認為真實地層流體流入取樣筒,此時關閉取樣筒閥門,即可完成單個取樣筒取樣;如需取多個樣品,重復上述操作,利用余下的取樣筒取樣。在取樣筒入口和出口端分別設計有單向閥,能夠確保地層液體不滲漏;當取樣器上提到地面后,取樣筒可從取樣器中單獨拆卸,完成轉樣。
圖10 電控取樣器結構示意和實物圖
現場試驗中,為了減少取樣筒內部沾污對地層真實流體的影響,應在取樣筒關閉的情況下入井。當取樣器到達預定層位后,取樣筒內部為常壓,外部為液柱產生的高壓。此時,取樣筒能否在高壓差條件下正常打開關系到取樣成功與否,為此開展了取樣筒帶壓開關測試。將取樣器置于實驗井中,一端與實驗井連通,另一端與外界大氣連通。測試結果如圖11所示,取樣筒為關閉狀態(tài)時,分別打壓15.5 MPa和8.6 MPa左右,該壓力能夠穩(wěn)定保持(圖中壓力緩慢降低是測試系統(tǒng)穩(wěn)壓能力不足造成的),說明取樣筒能夠保持良好密封;然后執(zhí)行打開取樣筒操作,此時實驗井瞬間泄壓到常壓狀態(tài),表明取樣筒開關順利打開,取樣筒和外界連通,說明取樣器在高壓差條件下能夠正常工作。測試結果表明取樣器可耐壓35 MPa,耐溫85 ℃。
圖11 高壓差條件下取樣筒開關測試曲線
控制系統(tǒng)由地面和井下兩部分構成(見圖12)。地面和井下經由測井車通過 4芯鎧裝電纜連接,2芯供電,2芯通訊。地面部分以加固型工業(yè)筆記本為核心,通過穩(wěn)壓模塊對外部供電電壓進行穩(wěn)壓和轉換,為井下設備供電;通過總線通信卡對通信信號進行轉換調制,適應長距離井下通信;通過監(jiān)控界面進行監(jiān)控數據的實時顯示和井下工具遠程操控。
圖12 控制系統(tǒng)框架和實物圖
控制系統(tǒng)井下部分由井下各功能模塊的控制系統(tǒng)構成,實現數據采集和動作執(zhí)行,所有工具均從公共電源線上取電,經變壓整形后得到各工具所需供電電壓;所有工具均連接到公共通訊線路上,通過總線實現雙向通訊。各功能模塊中的控制系統(tǒng)已在各模塊獨立測試中得到驗證,地面控制系統(tǒng)以及長距離無線通訊也在地面聯調中通過測試,數據讀取、指令下達、圖形實時繪制、數據實時存儲等功能均正常,實現了整個系統(tǒng)的有序控制。
完成實驗室測試后,模塊化分層取樣測試技術在吉林油田新木采油廠木141-99井開展了現場試驗。該井2012年射孔完井,采用注水方式開發(fā),分為兩個層采油,油層頂界分別為666.8,687.0 m,射開厚度分別為4,5 m,滲透率2.6×10-3μm2,施工前3個月日產液4.8 t,日產油0.2 t,綜合含水率96.2%。為了充分認識地層、獲取地層真實流體樣品,對該井上部油層實施取樣測壓。
根據井況設計測試工具結構為(見圖13):電源模塊+排液泵+電控封隔器Ⅰ((665.0±0.5)m)+取樣器(669.2 m)+配長管纜(671.5 m)+電控封隔器Ⅱ((671.8±0.5)m)+磁定位短節(jié)(674.9 m)。為了適應油層射開厚度,在雙封之間設計有配長管纜,實現過液、過電纜。
圖13 井身結構和測試工具串示意圖
測試時,將各工具按自下而上的順序在井口依次連接完畢,再與測井車電纜連接后開始下入,同步打開電控取樣器的 1號取樣筒,以便獲取下入過程中的油井混合液樣;當工具串中的磁定位短節(jié)探測到套管接箍位置后,根據井身結構將取樣器下到油層中部位置,然后坐封Ⅰ、Ⅱ號封隔器,實現油層封隔,并根據雙封壓力判斷封隔器坐封狀態(tài);確認封隔器坐封良好后,打開 2號取樣筒,啟動排液泵開始排液,由于雙封間的環(huán)空容積約為13.5 L,排液泵只需25 min左右即可將環(huán)空混合液體排出,為了提高取樣的準確性,連續(xù)排液1 h后關閉2號取樣筒,取得該層第1個樣品;此后,打開3號取樣筒,繼續(xù)連續(xù)排液1 h,關閉該取樣筒,取得該層第2個樣品。
取樣測試過程中上部封隔器壓力監(jiān)測曲線如圖14所示,包括中心通道以及膠筒上部和下部壓力。根據壓力變化情況,可將測試過程分為4個階段。
圖14 現場取樣測試壓力監(jiān)測曲線
第Ⅰ階段,膠筒上部、下部和中心通道壓力一致,均為常壓,表明測試工具未進入液面。
第Ⅱ階段,測試工具在235 m處進入液面,此時,膠筒上下部壓力保持一致,同步上升;由于 1號取樣筒為打開狀態(tài),因此中心管壓力也緩慢上升。在儀器下入過程中,工具串曾斷電暫停下入,間隔約1.5 h。期間,中心管壓力緩慢上升至液面壓力,工具再次通電后出現曲線中的壓力突變情況。
第Ⅲ階段,儀器下至目的井深,電控錨定器將工具串錨定,然后上、下封隔器分別坐封,關閉 1號取樣筒,完成混合液取樣;隨后打開 2號取樣筒,連通環(huán)空、地層與中心管的排液通道,此時啟動排液泵,持續(xù)排液。排液期間,膠筒下部壓力為地層壓力,逐漸由3.93 MPa上升至5.04 MPa,呈緩慢上升趨勢,表明地層壓力處于恢復階段,下封隔器坐封良好;同時,膠筒上部壓力始終保持在3.76 MPa左右,即膠筒上下部始終保持一定壓力差,表明上封隔器坐封狀態(tài)良好。排液泵啟動后,中心管壓力出現下降,說明排液泵工作正常,而后中心管壓力隨著地層壓力恢復緩慢上升,上升趨勢與地層壓力恢復保持一致;排液泵持續(xù)排液1 h后關閉2號取樣筒,完成地層流體取樣。
第Ⅳ階段,打開 3號取樣筒,再次啟動排液泵,1 h后關閉3號取樣筒,完成地層流體再次取樣。
完成取樣后,工具串按照雙封隔器解封、錨定器解卡順序動作,然后上提工具串,完成全部作業(yè)。經地面轉樣后,得到了3個取樣筒液樣(見表1)。1號取樣筒為井筒上部浮油與下部水的混合樣,含水率68.92%;2號取樣筒為排液1 h后的地層液樣,含水率93.47%;3號取樣筒為排液2 h后的地層液樣,含水率97.85%;2號和3號液樣含水率差4.38%,說明2號取樣筒完成取樣,排液泵再次排液1 h后,地層有新的流體進入取樣筒,表明地層產液的含水率具有不確定性。此前,從井口取樣測試該井全井綜合含水率為92.5%,與本次分層取樣獲取的地層流體分析結果有一定差異。相比之下單層流體性質能夠更準確地描述儲集層現狀,結合其壓力測試曲線,能夠實現更準確的油藏分析與評價,從而制定更優(yōu)化的開發(fā)方案。
表1 流體樣品分析結果
模塊化分層取樣與測試系統(tǒng)包括電控封隔器、電控錨定器、電控排液泵、電控取樣器等核心工具,具有模塊化、全電控、快捷化等特點。室內實驗以及現場試驗驗證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,表明該系統(tǒng)能夠滿足封隔壓差10 MPa、溫度85 ℃、動液面500 m條件下的井下分層取樣和壓力測試需求,初步滿足了生產井現場測試需求,為掌握開發(fā)動態(tài)提供了技術手段。
根據現場試驗情況和油田進一步生產測試需求,將對MST系統(tǒng)進行以下幾點優(yōu)化:①優(yōu)化現有排液泵結構,并大幅提高驅動電機功率,實現排量和揚程的大幅提升,使小排量排液泵轉變?yōu)榇笈帕颗e升泵;②將系統(tǒng)整體耐溫水平由 85 ℃提升至 125 ℃;③優(yōu)化封隔器結構,提高膠筒耐壓差性能指標和過液通道通徑;④研發(fā)保溫保壓取樣器及其配套工具。完成上述幾項優(yōu)化后,不僅能夠在井深、井型、油藏類型等方面大幅提升系統(tǒng)適用性,還能在現有油藏壓力測試、含水率等流體物性參數測試的基礎上,進一步實現產液剖面測試、流入動態(tài)曲線測試、試油試采等多種測試功能,以及地層滲透率、表皮系數等參數測量或計算,對于判斷優(yōu)勢通道、發(fā)掘潛力層、了解近井污染狀況等具有重要作用,對于提高產層精細化認識水平具有重要意義。
MST系統(tǒng)涉及到眾多功能模塊,為一套完整的井下作業(yè)平臺,不僅具有井下封隔、錨定、舉升功能,更為井下工具提供了大功率電能供應和雙向通訊通道,其模塊化結構可以實現功能模塊“無限極”串聯,即“平臺+”理念。未來,針對不同的現場需求,首先對“平臺”進行功能配置,然后搭配不同的“+”功能模塊,即可實現井下特定功能,例如,“錨定器+鉛模模塊”可實現井下快速鉛模拓印,電控封隔器結構結合橋塞可實現橋塞快速可控投送。因此,模塊化分層取樣測試技術不僅僅是井下分層快速取樣測試工具,更具有高度擴展性,可用于多種井下測試或作業(yè)。
符號注釋:
d2——螺紋中徑,根據封隔器尺寸和機械設計手冊標準取值,本研究中取32 mm;do,di——支承環(huán)面的外徑和內徑,分別為33.5,30.5 mm;f——摩擦因數,取0.08;f′——軸向支撐面間摩擦因數,取 0.08;F——封隔器膠筒坐封的軸向載荷,一般為40~60 kN,根據傳統(tǒng)封隔器設計經驗,取50 kN;Mq——驅動轉矩,N·m;Mt1——螺紋摩擦力矩,N·m;Mt2——螺旋傳動軸向支撐面摩擦力矩,N·m;Mt3——螺旋傳動徑向軸承摩擦力矩,N·m;S——導程,取3 mm;α——梯形螺紋牙型角,為 30°;λ——螺紋升角,(°);ρ′——當量摩擦角,(°)。