新型导向液压丢手工具的研制及应用.pdf

2 0 1 1 年第 3 9卷第 3期 石 油机械 CHI NA P ET ROL EUM MACHI NERY ●新产 品开发 新型导 向液压丢 手工具 的研 制及应 用 廖前 华 y - j J , 龙 1 ．中海油天津分公 司钻 井部2 ． 刘 禹铭 左 凯 中海油能源发展监督监J -Y _ 技 术公 司 摘要针对现有机械 式脱手工具存在随管柱下入 中途遏阻后不 能传递 扭矩和丢手后不能回接 的问题 ，研 制 出新 型导 向液压 丢 手工具 。该 工 具 能有 效 地 消 除管 柱 下 入 遇 阻后 不 能进 行 下压 正 转 或反转操作的问题，降低 了电缆护罩丢落的打捞风 险，实现 了在未 回接状态下配合导 向接 头进行 钢丝作业的技术 目标，且具有作业过程简单 、成本低和效率高等优 点。现场 应用表 明，该丢手工 具设计合理，丢手快捷方便 ，作业成功率达 1 0 0 ％ ，各项性能达到设计要求。 关键词 导 向液压 丢手工具 结构特点 工作原理 0 引 言 丢手工具的性能直接影响现场丢手作业的成功 率 。其可靠性包 括人井 过程 中连接可 靠 、丢手 顺利以及丢手前 后能够带 动管柱转 动 。随着渤 海地区深井完井作业 的逐年增多 ，机械式丢手工具 不适于深井作业的问题也 13 益突出。主要存在以下 问题 ①丢手成功率低 ，由于机械丢手工具丢手结 构为 J 形槽 ，丢手方式为下压旋转丢手，故其在大 斜度井或受冲击 、震荡的情况下常发生 中途脱手现 象 ，导致 2次起下管柱 ；②其下本体外径小 ，在不 回接的情况 下不能进行钢丝作业 ；③在管柱遇阻后 不能同时进行下压和旋转 ；④ 密封抗压值低 ，只能 抗压 3～ 4 MP a ；⑤井下有电缆护罩等井下落物时， 工具不易回收 ；⑥遇阻后抗拉强度低。针对以上问 题 ，中海油能源发展监督监理技术公司研制出了新 型 导 向液压 丢手 工具 。 1 技 术分析 1 ． 1 结构 新 型 导 向液 压 丢手 工具 结构 如 图 1 所 示 。该 导 向液压丢手工具主要由外套筒 、上本体 、下本体和 球座等组成 。其特征是上 、下本体通过钢球连接在 一 起 ，结构简单 ，丢手快捷方便。 1 ． 2工 作原 理 该新型导向液压丢手工具 T作的原理如下。① 丢手工具管串组合 锚定插入密封或定位密封 丢 手工具 。将丢手工具与锚定插入密封或定位密封连 接 ，锚定插入密封或定位密封与油管连接 。将丢手 工具与钻杆连接 ，连接好后 ，上提管柱 ，使其处于 拉伸状 态l 3 j 。② 下钻 下钻时要平 稳 ，严禁 顿钻 和旋转管柱。缓慢下放管柱 ，插人时如果遇阻 ，应 上提管柱 重新插入 ，反复插入 无效后 ，可上提管 柱 ，在其处于拉伸状态时 ，正转 1圈后再下放 。③ 在接近插入位 置时 ，记录上提及 下放悬重。试插 人 ，下压 5 0 k N，在钻杆处作标记 ，过提 6 k N，确 认插入 。④在钻杆处作标记 ，投球 ，并向钻具 内加 液压至一定值 ，压力推动球座剪断剪切销钉 ，球座 下行 ，丢手工具上本 体及 下本体脱开 ，压力下降 ， 上提悬重减轻 ，实现丢手 。 图 1 新 型 早 向液 压丢 手 工 具 结 构 示 意 图 1 一打捞头 ；2 一上本体 ；3 一下本体 含密封简 ； 4 一 剪切销钉 ； 5 一 球座。 管柱下入时分采管柱导向接头与下人工具用钢 球连接在一起，并与限制机构配合限制钢球的移 动 ，实现了下压正转或反转。当管柱下入到位后投 球 ，打捞丢手管柱时 ，将常用打捞矛插入丢手工具 打捞头 ，可轻松实现打捞。 1 ． 3技术参数 新型 导 向液 压 丢 手 工 具 适 用 于 2 2 4 ． 5 m i l l 和 l l 7 ． 8 m m 2种套管 ，具体参数见表 l 。 4 6．- 石 油机械 2 0 1 1 年第 3 9卷第 3期 表 1 新 型 导 问 液压 丢 手 工具 参数 外 i n nl 麓 2 4 4 5 21 2 l 6 5 ． 1 2 ． 3 1 5 0 0 1 5 3 5 1 4 ～1 6 1 7 7 8 1 4 7 1 0 8 ． 0 2 ． 0 1 0 0 0 1 0 3 5 1 51 8 1 ． 4技术特点 1 机械 丢手 的上 、下 本体 以键方 式连 接 ， 提升力有限 ，仅为 2 0 0 k N。在丢手管柱悬重高和 丢手管柱遇阻时使用存在风险。新型导向液压丢手 工具过提载荷至少可达 8 0 0 k N，能满足现场使用 要求。 2 工具采用液压球座下行剪断剪切销钉的 结构，避免了工具下井过程中由于冲击 、振动等原 因造成 中途丢 手 。 3 对于同井 抽注管柱 ，丢手工具 下本体 带 有密封筒，可与进 口隔离密封或定位 密封 配合 使 用 ，密 封压力 可达 3 5 MP a以上 。 4 在不 回接 的情况下 ，下部密封 ，同时具 有打捞杯的功能 ，当井内有电缆护罩等落物时 ，可 轻松打捞 ，并且密封筒带有冲砂孑 L ，可将顶部封隔 器上部的沉砂轻松地冲走 ，以方便打捞 。 5 对于较深井 的分采管柱，为 了方便 管柱 的下人，节约油管费用 ，在分采管柱不 回接的情况 下 ，通过 “ Y”接头下部的导向接头和打捞头，可 使钢丝管串轻松通过非油管段。 6 丢手管柱在下入遇阻后 ，可 同时进行下 压和旋转作业 。 2 现场应用 为验 证新 型导 向液压 丢手 工具脱 手压力 、密封 筒密封性和抗载荷能力等性能参数是否符合设计要 求 ，对 2种尺寸的液压丢手工具进行了多次室 内及 井下试验。试验结果分别为 ①适用于 0 2 4 4 ． 5 m m 套管的液压丢手脱手工具压力为 1 4 MP a ，密封筒 密封 压力级 别 可达 3 5 M P a ，负载 1 0 0 0 k N工具 无 形变 ；②适用 于 0 1 7 7 ． 8 mm套管的液压丢手脱手 压力为 1 6 MP a ，密封简密封压力可达 3 5 MP a ，负 载 8 0 0 k N工具无形变 。试验表明 ，新型导 向液压 丢手性能参数达到设计要求。 该丢手工具 已经成功应用 于 Q K 1 73 、B Z 2 5 1 和大港等油 田区块数十 口不同类型井 的完井作 业 ，成功率达 1 0 0 ％。其中 6口井 的使用情况如表 2所示 。 表 2 新型导向液压丢 手工具现场使用情况 注 由于井深不同 ，导致正循环摩阻大小不 同 ，从而使现场剪切泵压值较室 内试验数据偏大 ，此为正常水力学现象。 学技术 出版社 ，1 9 9 2 2 6 5 0 ． 3 结论及建议 1 新型导 向液压丢手工具 的设计思路可为 其他相关工具部件的设计提供借鉴。 2 新型丢手工具的施工成功率高 ，丢手管柱 可同时实现管柱下压和旋转，降低了管柱下人难度。 3 新型丢手工具适用 于直 井、大位移井和 水平井等不同井型的管柱。对于狗腿度 、井斜和深 度较大的井 ，建议使用该工具。 参考文献 [ 1 ] 唐金松 ． 简明机械设计手册 [ M]．上海上海科 [ 2 ]H y a t t c R，P a r l i n M H J r ． L i n e r r o t a t i o n a n d p r o p e r p l a n n i n g i m p r o v e p r i m a r y c e m e n t i n g S u c c e s s [ R]． S P E 1 2 60 7， 1 9 8 4． [ 3 ] 采油技术手册编写组 ．采油技术手册[ M]．北 京 石油工业 出版社 ，1 9 9 6 7 5 4 7 6 0 ． 第一作者简介廖前华，工程师，生于 1 9 7 7年 ，1 9 9 9 年毕业于江汉石油学 院石 油工程专业 ，现从 事海 洋石油 钻 完井 工 作。地 址 3 0 0 4 5 2 天 津 市 塘 沽 区。 电话 0 2 2 2 5 8 07 4 47。 Ema i l l i a o q h c n o o e ．c o m． c n。 收稿 日期 2 0 1 00 9 0 6 本文编辑刘锋