液压可退式可洗井可泄流捞脱器研制.pdf

2 0 1 3 年第 4 2 卷 第 7 期第 8 8页 石油 矿 场机 械 OI L F I ELD EQUI P MENT 文 章 编 号 1 0 0 1 3 4 8 2 2 0 1 3 0 7 0 0 8 8 0 3 液 压可退式可洗井可泄流捞脱器研制 甘树明 ， 昝恒毅 ， 陈俊 国 ， 杨 冰 ， 程连文 ， 杨战鹏 ， 赵 娜 河南油田分公 司 石油工程技术研究院 ， 河南 南 阳 4 7 3 1 3 2 摘要 为 解决部 分丢手 管柱 无法 实现 顺 利 解封 打 捞 的 问题 ， 研 制 了液 压 可退 式 可 洗 井可 泄流 捞 脱 器。通过 地 面液压 坐卡 ， 上提 实现 解封 打捞 ； 工具遏 阻时可顺利 退 出， 可边 冲砂边 打捞 ， 起 出管柱 时 通过 液压 实现 泄流 而不 污染地 面 ； 坐卡 压力 为 7 MP a ， 泄流压 力为 1 5 MP a ， 最 大上提 载荷 2 0 0 k N。 现场 试验 3口井 ， 工 艺成功 率 1 0 0 。 关键 词 液压打 捞 ； 可退式 结构 ； 洗 并； 泄流 中图分类 号 TE 9 2 1 ． 9 文献标 识码 B 目前 ， 生产现场应用的大通径封隔器设计了解 封环 等解封 打捞 机构 ， 与常 规 的打捞矛 等配套 使用 ， 实现对封隔器的解封和顺利打捞 ， 以保证其他后续 生产措施的实施 。但在封隔器和管柱解封打捞过程 中， 由于封隔器砂卡、 工具配件遇高温使尺寸变形和 设计 、 加工 、 热处理强度不足等意外 因素， 打捞封 隔 器时产生意外损伤破坏了原有工具的解封机构和打 捞机 构 ， 致 使封 隔器无 法使用 常规 打捞 矛口 铷实 现打 捞 。 影响了后续措施 的正常实施 ， 降低井筒作业效 率， 影响油井产量和开采效益。解决办法是把大通 径封隔器的原有解封机构通过油管重新送至井下封 隔器原设计位置 ， 同时实施二次作业 ， 才能实现封隔 器 的顺利解 封 打捞 。 为解决这一问题， 河南油 田分公司石油工程技 术 研究 院研 制 了液 压 可退 式 可洗 井 可 泄 流捞 脱 器 ， 通过 工具把 解封 机构 带入井 下封 隔器解 封机构 的设 计位置， 通过地面液压坐卡， 恢复解封机构性能 ， 实 现对封隔器 的打捞解封。另外， 还可以实现遇阻时 顺 利 退 出 ， 可边 冲砂边 打捞 ， 起 出管柱 时通过 液压实 现泄 流而不 污染 地面 。1 0井 次 的 中间井 试 验表 明 ， 坐卡压 力 为 7 MP a ， 泄 流 压力 为 1 5 MP a ， 最 大上 提 载荷 2 0 O k N。同 时 现 场 试 验 3口井 ， 工 艺 成 功 率 1 0 0 ， 有效解决 了大通径封隔器二次解封打捞 的难 题 ， 取 得 了 良好 的使用 效果 。 1 技术分析 1 ． 1 结构 液 压可退 式可洗 井可 泄流捞 脱器 主要 由液压坐 卡和洗井部分 、 液压泄流部分、 旋转可退部分组成 ， 其结构如图 1 所示。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 O 1 上接头 ； 2 一泄压剪钉 ； 3 一滑套 ； 4 一挡球座 ； 5 一活塞 ； 6 一钢球 ； 7 一 连接套 ； 8 一坐卡剪钉 ； 9 一下连套 ； 1 O 一解封打捞体 图 1 液压可退式可洗井可泄流捞脱器结构 液 压坐卡 和洗 井 部 分 由活 塞 、 挡球 座 、 钢 球 、 坐 卡剪钉 和 解 封 打 捞 体 组 成 ， 实 现 工 具 液 压 坐 卡 和 洗 井 。 液 压泄流 部分 由上 接头 、 泄 压 剪钉 、 滑套 组 成 ， 实现工具的液压泄流。 旋 转 可退 部分 由连接 套 和下 连 套组 成 ， 实 现工 具 遇阻 时旋转 退 出。 1 ． 2工 作原理 把 液压 可退式 可洗井 可泄 流捞脱器 连接 在施工 管柱下送到封隔器原解封机构处， 地面从油套环空 加 液压 洗井 ， 封 隔器 上方 的脏物在 液流 冲击下 ， 从活 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 1 2 5 基金项 目 中国石化河南油田分公 司计划项 目“O 1 7 7 ． 8 mm套管稠油井大通径丢手下返 开采技术” 2 0 1 0 0 3 6 作者 简介 甘树明 1 9 7 4 一 ， 男 ， 河南光 山人 ， 工程师 ， 主要从 事石 油新技术新产 品的开发和应用工作 。 第 4 2 卷第 7 期 甘树 明， 等 液压 可退式 可洗井 可泄流捞脱器研制 塞 内孔 、 钢球 和 挡球 阀处 带 出地 面 。改 为 从 油 管 加 液 压 ， 活 塞在 液压 力作 用下 ， 液 压可 退式 可洗 井 可泄 流捞脱器剪断坐卡剪钉， 活塞下移 ， 撑开液压可退式 可洗井可泄流捞脱 器所带解封打捞机构 ， 进入封隔 器 内设计 位 置并 锁 紧 。 继 续 加 压 ， 液压 可 退 式 可洗 井 可 泄 流捞 脱 器 泄 流剪 钉剪 断 ， 滑套 下移 至连 接套 处被 挡住 ， 同时油套 连通 ， 实 现泄 流 。 如果 解 封 载 荷太 大无 法 顺利 上 提 解 封 ， 可 正转 管柱 ， 连接套和下连套处 因设计 反扣退开 ， 上接头 、 下连 套和 滑套 等 机构 随管 柱 上 提 出地 面 ， 留井 部 分 可采 用其 他措 施进 行处 理 。 1 ． 3 性 能特 点 1 活塞 和 预解 封 机 构 设 计 了 自锁角 ， 坐 卡完 成时锁紧性能可靠安全， 承受上提载荷能力强 。活 塞 和预 解 封机构 自锁 性 好 ， 是 保 证 锁 紧 和解 封 打 捞 的前提条件 ； 若在解封打捞过程中锁紧力不够， 将导 致解封打捞失败。根据液压 自锁原理 ， 经过设计优 化和多次试验 ， 设计 自锁角 1 0 。 左右， 保证 了工具 的 锁 紧性 能 ， 防止 封 隔器解 封 打捞后 二次 丢脱 。 2 坐卡后泄流， 防止管 内流体污染油井地面 ， 安全保护环境。保护地面环境是井下工具设计最为 关键 的功能 之一 ， 工 具 结 构 必 须 具有 防地 面 污 染 性 能。工具液压坐卡顺利解封打捞柱和封隔器配套工 具后 ， 通过再次地 面增大液压 ， 打开泄流通 道， 使油 套连通 ， 保证施工管柱 内的流体流入井底 ， 防止流体 在施 工 管柱 上提 过程 中流 到地 面而 污染 地面 环境 。 3 遇阻时可旋转管柱退 出， 实现安全作业 。 封隔器解封打捞时， 一般会顺利起 出； 但对于长期封 堵 的封隔器 ， 也会 因砂堵等原 因造成解封打捞 载荷 极大 ， 以至于使打捞管柱无法顺利起出地面， 极有可 能造成大修事故。此工具设计有 安全脱 出机构 ， 当 遇到无法顺利起 出解封打捞管柱时， 可正转管柱 ， 因 脱 出机构和打捞机构设计为反扣连接 ， 实现解封结 构和捞 取机构 的顺 利脱 开， 防止 因无法 脱开 造成 大 修 。 1 ． 4主要 技术 参数 适 应温 度 1 5 0 。 C 坐 卡压 力 7 MP a 泄 流压 力 1 5 MP a 最 大上提 载荷 2 0 0 k N 最大外径 0 1 3 2 mm 工具 长度 1 1 2 0 mm 2 室内试 验 2 ． I 活 塞坐 卡试 验 活塞 坐 卡试验 主要 检验 液压 可退式 可洗 井可泄 流捞 脱器 的坐卡性 能 。 将组装好液压可退式可洗井可泄流捞脱器放置 于工作台上 ， 地 面用 液压泵加压 ， 压力 升至 4 MP a 左右 时 ， 坐卡剪 钉 剪 断 ， 捞脱 器 坐 卡 活 塞正 常下 移 。 继续 升压 至 7 MP a 左 右 时 ， 坐卡机 构J rb , N进 入 预先 设计 的待解封打捞的封隔器解封机构内。用万能试 验拉力机拉至 5 0 k N左右时， 可退式可洗井可泄流 捞脱 器 的解封 机构 上移 ， 顺 利 实现解 封 。 室 内试验 3台次 ， 坐 卡 工艺 成 功率 为 1 0 0 ， 达 到 了设计 要求 。 2 ． 2 泄流 地面 试验 主要检验液压可退式可洗井可泄流捞脱器的泄 流能力 及环 境保 护性 能 。 将组装好液压可退式可洗井可泄流捞脱器放置 于工作台上， 地面用液压泵加压 ， 升压至 7 MP a左 右 实现 坐卡 。 继续加压至 1 5 MP a ， 泄流剪钉剪断 ， 滑套正常 下 移 ， 实现 泄压 。 室内试验 2台次 ， 坐卡工艺成功率为 1 0 0 ， 达 到 了设 计要求 。 2 ． 3遇 卡可 退 中间井试 验 遇 卡可退 中间井试 验 主要 检验 液压 可退式 可洗 井可泄流捞脱器在遇到阻卡时是否会顺利退出和安 全解 卡 性能 。 把工具组装好 ， 下人中间井 ， 解封机构和设计机 构预先 固定完毕， 地面正转管柱 6圈， 上 提管柱 ， 上 接头 、 滑套 和连 接套 带 出地面 ， 顺 利 实现可 退动作 。 室内试验 5台次 ， 坐卡工艺成功率为 1 0 0 ， 达 到 了设 计要 求 。 3 现场应用 液压可退式可洗井可泄流捞脱器研制成功后 ， 至 今 已完成 了 3口油井 打 捞 施 工 ， 一次 性打 捞 成 功 率 达 1 0 0 ， 有 效 解决 了 大通 径 封 隔器 二 次 解 封 打 捞的难题 ， 缩短了施工工期 ， 节省了大量作业成本 ， 提高了生产时效 ， 取得了较好的使用效果 。 以其 中 1口井为例 。此井为封上采下封堵措施 井 ， 封堵时间已大于 3 6 5 d ， 由于经历 了 4轮周期注 汽 ， 再加上高温下配件变形 。致使上封隔器解封机 构变形 ； 当需要解封上封隔器时， 按照解封打捞工艺 2 0 1 3年 第 4 2 卷 第 7 期第 9 O页 石油 矿 场机 械 OI L F I ELD EQUI PME NT 文 章 编 号 1 0 0 1 - 3 4 8 2 2 0 1 3 0 7 0 0 9 0 0 3 旋转环形 防喷器结构分析及应用 曹月臣 大庆钻探工程有限公司 钻技二公 司 ， 吉林 松原 1 3 8 0 0 0 摘要 针对欠平衡钻井作业和带压作业中存在的问题， 分析介绍了旋转环形防喷器结构特点及工作 原理。该旋转防喷器具有常规万能防喷器的性能， 可以和顶部驱动配合使用。密封胶芯可开口， 可 密封 任何 截面 形状的钻 柱 ； 增 加 了胶 芯 的 自动补 偿 功能 ， 可 自动 补 充 密封胶 芯 的橡 胶 量 ， 确 保 密封 可靠。现场使 用表 明， 该旋转防喷器性能卓越、 安全可靠， 可为开展欠平衡钻井提供技术参考 。 关键 词 旋转 防喷器 ； 结构特 点 ； 欠平衡作 业 中图分类 号 T E 9 3 1 ． 1 文献标 识码 B 旋转防喷器是用于负压作业 欠平衡作业 的井 控装置 ， 它与其控制装置配套使用， 安装在井 口最上 端 ， 提供井筒环空与操作台之 间的封隔和有效的压 力控制 ， 密封管柱 ； 在所限定的井 口压力条件下允许 管柱旋转 ， 实行带压钻进和部分完井作业， 并引导环 空 流 体 进入 地 面 控 制 系统 的设 备， 实 现 欠 平衡 作 业 ] 。 在作业过程 中， 为避免井 中的液柱压力过高以 致将油气层压死或污染 ， 常采取降低流体密度 的措 施， 使液柱压力略低于地层压力 ， 保持井 底轻度溢 流， 这时井 口必须安装旋转防喷器 ， 利用旋转防喷器 封住井 口环形空间， 同时保持管柱 的旋转作业。旋 转防喷器也可用于特殊修井作业 。 1 技术分析 1 ． 1结构组成 旋转环形 防喷器 P C WD 包括旋转防喷器 主 机、 液压控制单元 液压泵站 、 司钻控制 台、 安装连 接附件 4大主要部件， 如图 1 所示。 1 旋转环形防喷器主机 R s B O P 主要 由上 壳体 、 下壳体 、 上衬套 、 下衬套、 球形密封胶芯、 活塞 总成 、 旋转动密封、 轴承等组成 ， 如图 2所示 。 设计 ， 下入捞矛， 捞住解封机构 ， 上提管柱 1 0 0 k N 时 ， 因解封机构变形而脱开 ， 致使解封打捞工艺失 败 。因为后续作业的需要 ， 下入液压可退式可洗井 可泄流捞脱器至设计位置 2 5 2 m， 地面加压 5 ～1 0 MP a ， 液压可退式可洗井可泄流捞脱器顺利坐卡； 继 续升压至 1 5 MP a ， 地面压力突降为 O ， 说明泄流通道 打开； 上提打捞管柱至 1 5 0 k N， 载荷慢慢降低至管柱 自重， 说明已经解封 ； 上提油管 内无返水 ， 说明实现了 泄流环保 目的。上提管柱完成， 解封出井下封堵管柱 和封隔器， 从而实现解封打捞 ， 提高了作业效率。 紧 可靠安 全 ， 坐 卡后 实 现泄 流 ， 安 全 环保 ； 遇 阻时 可 旋转管柱退出， 实现安全作业 。 2 有效解决了封隔器二次解封打捞的难题， 提高作业效率 ， 不影响后续措施的实施和油井产量， 适合在现场推广应用 。 参考文献 4 结论 r 3 ] 1 液压可退式可洗井可泄流捞脱器的坐卡锁 王龙． 液压可退 式打捞矛 的研制 与应 用E J 3 ． 石 油机 械 ， 2 0 0 8 9 2 2 0 2 2 1 ． 王玲玲 ， 姜增所 ， 张建忠 ， 等． 水平井解卡打捞工 艺技术 研究[ 刀． 石油矿场机械， 2 0 1 2 ， 4 1 9 6 4 6 8 ． 丰士俊。 新型卡瓦打捞筒的研制及应用[ J ] ． 石油矿场 机械 ， 2 0 1 0 ， 3 9 2 9 2 9 4 ． 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 2 1 7 作者简介 曹月臣 1 9 7 5 一 ， 男 ， 吉林松 原人 ， 工程 师 ， 主要从 事海 外石 油井控 设备 的检修 和管 理工作 ， E ma i l z g s y b wh 1 63． c om 。