分层酸化压裂工艺技术及工具简介
三、分层压裂（酸化）工艺及工具
（一）分层压裂（酸化）工艺特点
分层压裂（酸化）管柱技术能在油田现场进行大规模的应用，由其具有的优点决定：
1、可分3一5个油层进行分层压裂或酸化；
2、能缩短作业周期，减少起下钻次数；
3、大量降低作业费用。由于作业周期缩短，减少作业队的费用开支及相关费用开支，提高压裂设备的利用率。
4、减少作业液体对井筒的浸泡时间，降低油层污染风险。
5、减少停产时间，提高经济效益。
施工特点：
自下而上逐层施工,施工过程无须卸压,无须返排,根据施工需要可进行反洗井。
实现方法：
管柱中封隔器Y541（或Y241）、Y341及PSQ控制开关等相应工具配合。从下往上分别用控制开关控制压裂液通道。
在施工过程中逐级打开控制开关，逐层压裂。
（二）Y341、Y541系列封隔器简介
由于压裂(酸化)施工的特殊性，要求封隔器能承受较高的瞬时施工压差，对封隔器的承压能力有较高的要求，我公司研制的压裂(酸化)用的封隔器是专利产品，专利号ZL96212595.4，〈专利证书见附件〉,在承受上下压差方面有很好的表现，详细检测项目见附件“石油工业井下工具监督检验中心”检测报告（2004）035号。
1、 Y541、Y341压裂〈酸化〉封隔器结构特点
Y341及Y541系列高压封隔器结构：Y341及Y541系列高压封隔器由上接头、洗井阀、内外中心管、胶筒组件、锁定装置、解封套、座封剪钉和下接头等组成。Y541高压封隔器还带水力锚。油管内加压液压座封，上提油管解封。油套管环形空间加压打开洗井通道。当油管内压力大于泊套管环形空间内压力时洗井阀自动关闭。
采用平衡压力设计，实现封隔器抗上下压差相等，适应多层高压施工。
洗井阀采用“○”形密封圈密封，设计密封压差达到100MPa以上，在洗井过程中不会对密封面产生损伤，开启灵活，关闭可靠，可进行反复开启或关闭。洗井通道过流面积大。
Y341压裂封隔器 Y541压裂封隔器
2、 Y541、Y341系列封隔器的工作原理
1） 座封过程
封隔器中心管受压，压力传递给活塞,在压力作用下活塞产生轴
向位移，推动锁套压缩密封胶筒和肩保，并使之弹性变形，径向扩张：随中心管内压力逐渐上升，密封胶筒弹性形变的外径接近套管内径，肩保小于套管内径2毫米时，锁套与卡瓦的锁定部分互相咬合，压差达到封隔器完全座封压力10-15MPa时，活塞移动到位，完成封隔器的座封及锁定。
2） 解封过程：
在封隔器的座封状态下，密封胶筒与套管紧密接触，封隔器上提40KN左右时，解封剪钉被剪断，解封套将卡瓦向内挤压，使卡瓦与锁套脱离，在密封胶筒的弹力作用下，推动活塞回移，封隔器密封胶筒回位，与套管壁的摩擦力减小，封隔器解封完成。
3） 水力锚的工作原理：
当封隔器外部压力小于内部压力时，压力经防砂心管进入，锚体向外部伸出。随压差的增加，锚体与套管内壁的正压力也越大，锚定力也越大。当压差消失时，锚体在蝶簧的弹力作用下收回。
3、 Y341、Y541系列封隔器的主要技术参数
1） Y341高压封隔器主要技术参数表
最大外径
mm 工作温度
℃ 工作压差
MPa 座封压力
MPa 解封负荷
KN 主要通途
115 120
180 50
70 10-15 40-50 Y为压裂
S为酸花
SSC抗硫
148
215
2） 541高压封隔器技术参数表
最大外径
mm 工作温度
℃ 工作压差
MPa 座封压力
MPa 解封负荷
KN 主要通途
115 120
180 50
70 10-15 40-50 Y为压裂
S为酸花
SSC抗硫
148
215
（三）Y241封隔器简介
1、 Y241系列封隔器的结构
Y241系列封隔器由上下接头，内芯管、卡瓦组件、活塞、胶筒
组件、锁定装置、锚定组件等机构组成。
2、Y241封隔器的工作原理
1） 座封过程
从油管加压，液体推动水力锚牙压缩碟簧径向伸出，锚定管柱，同时液体推动活塞，带动锁套剪断座封剪钉上行，压缩胶筒,当胶筒变形到一定程度后，活塞继续上行，剪断卡瓦座封剪钉推动卡瓦沿锥形体上行，卡瓦抓紧套管壁，起到双向锚定作用，同时锁套与锁环咬合锁定，完成封隔器的座封。
2） 解封过程
上提管柱时，中心管上行，剪断剪钉，继续上行带动上锥形体，
使卡瓦完全释放，胶筒在摩擦力及自身的弹性作用下回弹，完成解封过程。
3、 Y241封隔器的主要技术参数：
型 号 Y241-115-120/50Y Y241-148-120/50Y
最大外径 mm 115 148
最小内径 mm 52 60
工作压差 MPa 50、70 50、70
工作温度 ℃ 120、180 120、180
座封压力 MPa 13-18 13-18
解封负荷 KN 30-50 30-50
长度 mm 1650-1750
悬重能力 KN 400-600
（四）控制开关〈中间滑套〉简介
1、 结构和原理
控制开关由喷砂体、控制杆、滑套、密封圈、剪钉、定位钉和密封接头组成。
在施工时，控制杆从油管投入喷砂体内，控制杆坐在滑套内通过密封圈与之形成密封，此时在控制开关的上端施加压力，控杆与滑套在压力下有轴向运动趋势，巨大的推力由控制杆传递给滑套，最后作用于剪钉上， 当压差达到8MPa左右时，剪钉被剪断。控杆推动滑套一起下行落至封隔器上接头内。继续加压到14MPa时，控制杆上部的剪钉剪断，施工通道被打开，控制杆下行，经封隔器进入密封接头内，封闭下部施工通道。
KZQ110-120/10Y控制开关
2、 控制开关〈中间滑套〉主要技术参数
本开关与Y341系列高压封隔器和Y541系列高压封隔器配合（也
可与其它类型的封隔器配合）实现分层。通过投放控制杆地面加压，剪断剪钉，开启控制开关所在层位，关闭下部通道。KZQ100-120/10Y适用51/2"井眼,分为A、B、C、D四级。内径级差8mm。
主要技术参数：
型 号 KZQ100-120/10Y
最大外径mm 100
开启压差MPa 12-14
出口面积mm2 10050
（五）底部开关简介
1、 结构和原理
底部开关由座封滑套、剪钉、钢球和主体组成。
从油管投入钢球，当钢球与座封滑套接触后形成密封，从油管加压，压差达到25Mpa左右时，座封滑套下移剪断剪钉，在压力作用下将座封滑套推到底部开关的底部，打开施工通道。
1 2 3 4
1.滑套 2.喷砂体 3.钢球 4.接头
2、主要技术参数
型 号 DB115 DB95
最大外径mm 115 95
开启压差MPa 20-25 20-25
出口面积mm2 10050 10050
