錨定丟手器的研制及結(jié)構(gòu)原理

杜 靜 趙軼濤 曹宗波

（中石化江漢石油工程有限公司 井下測試公司，湖北 武漢430040）

1 錨定丟手器的研制

我公司早期采用的是液壓封隔器配合傳統(tǒng)機(jī)械丟手器的堵水采油管柱。 其原理是在坐驗(yàn)封封隔器之后，下放管柱對機(jī)械丟手器施加5-10kN 的重量， 使丟手器外筒上的銷釘處于位于心軸上的J 槽短槽底部，正轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)）管柱使銷釘沿著芯軸上的槽子做換位運(yùn)動，上提即可使得丟手器外筒與芯軸脫開，從而實(shí)現(xiàn)管柱的分離，實(shí)現(xiàn)丟手。 另外，當(dāng)需要解封原井管柱時，可以用鉆具將脫離部分送入井內(nèi)，開泵沖洗“魚頭”后，下壓管柱即可打撈原井封隔器。丟手器上有三顆銷釘，抗拉強(qiáng)度達(dá)到480kN。 它存在著如下幾個方面的問題：

（1）受井深、井斜以及鉆井液性能的影響，機(jī)械丟手管柱在井內(nèi)受到的摩阻較大，操作噸位不好掌握，很難確定心軸銷釘與J 型槽移動是否到位。為后期丟手作業(yè)造成了一定的隱患。另外，由于井深和井型的影響，導(dǎo)致扭矩不易傳遞，扭矩過大可能會因換位不到位而損壞丟手器，扭矩過小則無法轉(zhuǎn)動管柱。 這直接影響了丟手工藝的成功率。

（2）相比正轉(zhuǎn)丟手器而言，反轉(zhuǎn)的傳統(tǒng)機(jī)械丟手器在深井、斜井甚至水平井中，由于扭矩不易把握，如果操作不當(dāng)，很有可能對管柱其他部位的絲扣造成破壞甚至是倒開。 同樣不利于施工作業(yè)。

針對于深井操作不易控制的問題， 我公司先期引進(jìn)了液壓丟手器。 液壓丟手器的作用原理是采用投球打壓，在液壓力的作用下剪斷銷釘并推動芯軸下行，芯軸下行后解除了對上接頭上的棘爪部分的限制，上提管柱，在上提力和下部管柱重量的作用下，卡在下接頭環(huán)形槽的棘爪收縮，從而實(shí)現(xiàn)上接頭與下接頭的分離，管柱丟手。芯軸下行一定的行程后被上接頭的臺階擋住， 同時露出上接頭的四個循環(huán)孔，溝通管柱內(nèi)外，方便起鉆。上提管柱可將上接頭、芯軸、鋼球一起取出。只留下接頭在井下。 其抗拉強(qiáng)度1545kN。 其優(yōu)點(diǎn)是：

①結(jié)構(gòu)簡單，易于維護(hù)保養(yǎng)。

②操作簡便，不用活動管柱，只需通過打壓來實(shí)現(xiàn)丟手工具的脫離。 完全解決了深井、斜井、水平井等復(fù)雜井筒對管柱的影響。 大大降低了現(xiàn)場操作的難度，從而提高了施工的成功率。

但是液壓丟手器在充分解決了傳統(tǒng)機(jī)械丟手器的弊端的同時，也失去了傳統(tǒng)機(jī)械丟手器的一部分功能。傳統(tǒng)機(jī)械丟手器在成功丟手以后，如果油井后期由于油管的腐蝕或是封隔器的失封，需要解封原井丟手管柱時，可以回插打撈。 而液壓丟手器由于結(jié)構(gòu)上的制約導(dǎo)致其無法實(shí)現(xiàn)回插打撈作業(yè)。這也在一定程度上制約了液壓丟手器的使用范圍。 多在裸眼井段的丟手工藝中使用。

如何將兩者有機(jī)地結(jié)合，是改善丟手工具性能實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破的關(guān)鍵。 通過我們在同期多次使用過的HP-1AH 完井封隔器的現(xiàn)場體會中發(fā)現(xiàn)，擁有多次回插密封功能的“錨定密封”在結(jié)構(gòu)上恰恰可以滿足操作簡便、便于回插等功能。通過我們的適當(dāng)改進(jìn)，研制出了更有實(shí)用價值的“錨定丟手器”。

錨定丟手器的結(jié)構(gòu)圖

2 錨定丟手器的結(jié)構(gòu)與原理

錨定丟手器分為上下接頭兩個部分。上部總成是由一組耐高溫密封組件和一個特殊螺紋扣（反扣）所組成；下部則是一個與特殊螺紋扣相配套的密封外筒。 在丟手操作時，只需要使管柱在輕微受拉的狀態(tài)下，正轉(zhuǎn)管柱14-15 圈，先剪斷錨定丟手器上的止退銷釘，再使得錨定丟手器上部總承的螺紋扣逐步從下接頭中旋出。 上提管柱，從而實(shí)現(xiàn)丟手。當(dāng)需要回插管柱的時候，在沖洗錨定丟手器下接頭后，直接下壓管柱，可以伸縮的螺紋扣會卡入下部密封外筒內(nèi)的螺紋扣槽中。 上提管柱，錨定丟手器上接頭心軸的擠壓作用下，使得特殊螺紋扣緊緊咬住下接頭的扣槽中，上提管柱即可取出原井管柱。

3 結(jié)論

錨定丟手器內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單， 擯棄了傳統(tǒng)丟手器換位槽的設(shè)置，使得在井口操作過中減少了換位不到位的可能性，減少了深井、斜井、水平井等特殊井筒對管柱的影響； 螺紋扣的反扣設(shè)計(jì)和止退銷釘?shù)难b配， 使得在丟手作業(yè)過程中不易對管柱其他部位的絲扣產(chǎn)生負(fù)面影響，并且同樣也適用于機(jī)械封隔器的丟手作業(yè)（如RTTS）；特殊螺紋扣與上接頭心軸的巧妙配合，也很好地解決了回插、咬合的問題。 另外，錨點(diǎn)丟手器的抗拉強(qiáng)度也要比傳統(tǒng)機(jī)械丟手器要高， 可以達(dá)到700kN。 錨定丟手器綜合前期兩類丟手器的優(yōu)點(diǎn)，使得在卡堵水丟手工藝中有了更多的選擇。