液壓可退式可洗井可泄流撈脫器研制

甘樹(shù)明，昝恒毅，陳俊國(guó)，楊 冰，程連文，楊戰(zhàn)鵬，趙 娜

（河南油田分公司 石油工程技術(shù)研究院，河南 南陽(yáng)473132）

目前，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的大通徑封隔器設(shè)計(jì)了解封環(huán)等解封打撈機(jī)構(gòu)，與常規(guī)的打撈矛等配套使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)封隔器的解封和順利打撈，以保證其他后續(xù)生產(chǎn)措施的實(shí)施。但在封隔器和管柱解封打撈過(guò)程中，由于封隔器砂卡、工具配件遇高溫使尺寸變形和設(shè)計(jì)、加工、熱處理強(qiáng)度不足等意外因素，打撈封隔器時(shí)產(chǎn)生意外損傷破壞了原有工具的解封機(jī)構(gòu)和打撈機(jī)構(gòu)，致使封隔器無(wú)法使用常規(guī)打撈矛［1－3］實(shí)現(xiàn)打撈，影響了后續(xù)措施的正常實(shí)施，降低井筒作業(yè)效率，影響油井產(chǎn)量和開(kāi)采效益。解決辦法是把大通徑封隔器的原有解封機(jī)構(gòu)通過(guò)油管重新送至井下封隔器原設(shè)計(jì)位置，同時(shí)實(shí)施二次作業(yè)，才能實(shí)現(xiàn)封隔器的順利解封打撈。

為解決這一問(wèn)題，河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院研制了液壓可退式可洗井可泄流撈脫器，通過(guò)工具把解封機(jī)構(gòu)帶入井下封隔器解封機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)位置，通過(guò)地面液壓坐卡，恢復(fù)解封機(jī)構(gòu)性能，實(shí)現(xiàn)對(duì)封隔器的打撈解封。另外，還可以實(shí)現(xiàn)遇阻時(shí)順利退出，可邊沖砂邊打撈，起出管柱時(shí)通過(guò)液壓實(shí)現(xiàn)泄流而不污染地面。10井次的中間井試驗(yàn)表明，坐卡壓力為7MPa，泄流壓力為15MPa，最大上提載荷200kN。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)3口井，工藝成功率100%，有效解決了大通徑封隔器二次解封打撈的難題，取得了良好的使用效果。

1 技術(shù)分析

1.1 結(jié)構(gòu)

液壓可退式可洗井可泄流撈脫器主要由液壓坐卡和洗井部分、液壓泄流部分、旋轉(zhuǎn)可退部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 液壓可退式可洗井可泄流撈脫器結(jié)構(gòu)

液壓坐卡和洗井部分由活塞、擋球座、鋼球、坐卡剪釘和解封打撈體組成，實(shí)現(xiàn)工具液壓坐卡和洗井。

液壓泄流部分由上接頭、泄壓剪釘、滑套組成，實(shí)現(xiàn)工具的液壓泄流。

旋轉(zhuǎn)可退部分由連接套和下連套組成，實(shí)現(xiàn)工具遇阻時(shí)旋轉(zhuǎn)退出。

1.2 工作原理

把液壓可退式可洗井可泄流撈脫器連接在施工管柱下送到封隔器原解封機(jī)構(gòu)處，地面從油套環(huán)空加液壓洗井，封隔器上方的臟物在液流沖擊下，從活塞內(nèi)孔、鋼球和擋球閥處帶出地面。改為從油管加液壓，活塞在液壓力作用下，液壓可退式可洗井可泄流撈脫器剪斷坐卡剪釘，活塞下移，撐開(kāi)液壓可退式可洗井可泄流撈脫器所帶解封打撈機(jī)構(gòu)，進(jìn)入封隔器內(nèi)設(shè)計(jì)位置并鎖緊。

繼續(xù)加壓，液壓可退式可洗井可泄流撈脫器泄流剪釘剪斷，滑套下移至連接套處被擋住，同時(shí)油套連通，實(shí)現(xiàn)泄流。

如果解封載荷太大無(wú)法順利上提解封，可正轉(zhuǎn)管柱，連接套和下連套處因設(shè)計(jì)反扣退開(kāi)，上接頭、下連套和滑套等機(jī)構(gòu)隨管柱上提出地面，留井部分可采用其他措施進(jìn)行處理。

1.3 性能特點(diǎn)

1） 活塞和預(yù)解封機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)了自鎖角，坐卡完成時(shí)鎖緊性能可靠安全，承受上提載荷能力強(qiáng)?；钊皖A(yù)解封機(jī)構(gòu)自鎖性好，是保證鎖緊和解封打撈的前提條件；若在解封打撈過(guò)程中鎖緊力不夠，將導(dǎo)致解封打撈失敗。根據(jù)液壓自鎖原理，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化和多次試驗(yàn)，設(shè)計(jì)自鎖角10°左右，保證了工具的鎖緊性能，防止封隔器解封打撈后二次丟脫。

2） 坐卡后泄流，防止管內(nèi)流體污染油井地面，安全保護(hù)環(huán)境。保護(hù)地面環(huán)境是井下工具設(shè)計(jì)最為關(guān)鍵的功能之一，工具結(jié)構(gòu)必須具有防地面污染性能。工具液壓坐卡順利解封打撈柱和封隔器配套工具后，通過(guò)再次地面增大液壓，打開(kāi)泄流通道，使油套連通，保證施工管柱內(nèi)的流體流入井底，防止流體在施工管柱上提過(guò)程中流到地面而污染地面環(huán)境。

3） 遇阻時(shí)可旋轉(zhuǎn)管柱退出，實(shí)現(xiàn)安全作業(yè)。封隔器解封打撈時(shí)，一般會(huì)順利起出；但對(duì)于長(zhǎng)期封堵的封隔器，也會(huì)因砂堵等原因造成解封打撈載荷極大，以至于使打撈管柱無(wú)法順利起出地面，極有可能造成大修事故。此工具設(shè)計(jì)有安全脫出機(jī)構(gòu)，當(dāng)遇到無(wú)法順利起出解封打撈管柱時(shí)，可正轉(zhuǎn)管柱，因脫出機(jī)構(gòu)和打撈機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為反扣連接，實(shí)現(xiàn)解封結(jié)構(gòu)和撈取機(jī)構(gòu)的順利脫開(kāi)，防止因無(wú)法脫開(kāi)造成大修。

1.4 主要技術(shù)參數(shù)

適應(yīng)溫度 150℃

坐卡壓力 7MPa

泄流壓力 15MPa

最大上提載荷 200kN

最大外徑 132mm

工具長(zhǎng)度 1 120mm

2 室內(nèi)試驗(yàn)

2.1 活塞坐卡試驗(yàn)

活塞坐卡試驗(yàn)主要檢驗(yàn)液壓可退式可洗井可泄流撈脫器的坐卡性能。

將組裝好液壓可退式可洗井可泄流撈脫器放置于工作臺(tái)上，地面用液壓泵加壓，壓力升至4MPa左右時(shí)，坐卡剪釘剪斷，撈脫器坐卡活塞正常下移。繼續(xù)升壓至7MPa左右時(shí)，坐卡機(jī)構(gòu)順利進(jìn)入預(yù)先設(shè)計(jì)的待解封打撈的封隔器解封機(jī)構(gòu)內(nèi)。用萬(wàn)能試驗(yàn)拉力機(jī)拉至50kN左右時(shí)，可退式可洗井可泄流撈脫器的解封機(jī)構(gòu)上移，順利實(shí)現(xiàn)解封。

室內(nèi)試驗(yàn)3臺(tái)次，坐卡工藝成功率為100%，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

2.2 泄流地面試驗(yàn)

主要檢驗(yàn)液壓可退式可洗井可泄流撈脫器的泄流能力及環(huán)境保護(hù)性能。

將組裝好液壓可退式可洗井可泄流撈脫器放置于工作臺(tái)上，地面用液壓泵加壓，升壓至7MPa左右實(shí)現(xiàn)坐卡。

繼續(xù)加壓至15MPa，泄流剪釘剪斷，滑套正常下移，實(shí)現(xiàn)泄壓。

室內(nèi)試驗(yàn)2臺(tái)次，坐卡工藝成功率為100%，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

2.3 遇卡可退中間井試驗(yàn)

遇卡可退中間井試驗(yàn)主要檢驗(yàn)液壓可退式可洗井可泄流撈脫器在遇到阻卡時(shí)是否會(huì)順利退出和安全解卡性能。

把工具組裝好，下入中間井，解封機(jī)構(gòu)和設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)預(yù)先固定完畢，地面正轉(zhuǎn)管柱6圈，上提管柱，上接頭、滑套和連接套帶出地面，順利實(shí)現(xiàn)可退動(dòng)作。

室內(nèi)試驗(yàn)5臺(tái)次，坐卡工藝成功率為100%，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

液壓可退式可洗井可泄流撈脫器研制成功后，至今已完成了3口油井打撈施工，一次性打撈成功率達(dá)100%，有效解決了大通徑封隔器二次解封打撈的難題，縮短了施工工期，節(jié)省了大量作業(yè)成本，提高了生產(chǎn)時(shí)效，取得了較好的使用效果。

以其中1口井為例。此井為封上采下封堵措施井，封堵時(shí)間已大于365d，由于經(jīng)歷了4輪周期注汽，再加上高溫下配件變形。致使上封隔器解封機(jī)構(gòu)變形；當(dāng)需要解封上封隔器時(shí)，按照解封打撈工藝設(shè)計(jì)，下入撈矛，撈住解封機(jī)構(gòu)，上提管柱100kN時(shí)，因解封機(jī)構(gòu)變形而脫開(kāi)，致使解封打撈工藝失敗。因?yàn)楹罄m(xù)作業(yè)的需要，下入液壓可退式可洗井可泄流撈脫器至設(shè)計(jì)位置252m，地面加壓5～10 MPa，液壓可退式可洗井可泄流撈脫器順利坐卡；繼續(xù)升壓至15MPa，地面壓力突降為0，說(shuō)明泄流通道打開(kāi)；上提打撈管柱至150kN，載荷慢慢降低至管柱自重，說(shuō)明已經(jīng)解封；上提油管內(nèi)無(wú)返水，說(shuō)明實(shí)現(xiàn)了泄流環(huán)保目的。上提管柱完成，解封出井下封堵管柱和封隔器，從而實(shí)現(xiàn)解封打撈，提高了作業(yè)效率。

4 結(jié)論

1） 液壓可退式可洗井可泄流撈脫器的坐卡鎖緊可靠安全，坐卡后實(shí)現(xiàn)泄流，安全環(huán)保；遇阻時(shí)可旋轉(zhuǎn)管柱退出，實(shí)現(xiàn)安全作業(yè)。

2） 有效解決了封隔器二次解封打撈的難題，提高作業(yè)效率，不影響后續(xù)措施的實(shí)施和油井產(chǎn)量，適合在現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用。

［1］王 龍.液壓可退式打撈矛的研制與應(yīng)用［J］.石油機(jī)械，2008（9）：220－221.

［2］王玲玲，姜增所，張建忠，等.水平井解卡打撈工藝技術(shù)研究［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2012，41（9）：64－68.

［3］豐士俊.新型卡瓦打撈筒的研制及應(yīng)用［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2010，39（2）：92－94.