井下工具模擬試驗系統(tǒng)

何傳興（中國石油遼河油田鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦 124010）

井下工具模擬試驗系統(tǒng)

何傳興（中國石油遼河油田鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦 124010）

井下工具模擬試驗系統(tǒng)可對各類井下工具進行單項性能試驗和綜合性能試驗，并能進行高溫高壓熱采工具的性能測試。對各檢測項目的檢測能力，均達到標準要求，能較好的完成井下工具的試驗檢測及評價需要。本文詳細的介紹了該系統(tǒng)的主要功能、系統(tǒng)組成、中心測控系統(tǒng)、實際應(yīng)用情況等內(nèi)容，對油田的安全生產(chǎn)具有十分現(xiàn)實的意義。

井下工具；試驗；中心測控系統(tǒng)

井下工具是油田鉆完修井作業(yè)順利進行的重要保證之一，隨著遼河油田科學技術(shù)水平的不斷提高，特別是為了適應(yīng)稠油熱采工藝技術(shù)發(fā)展的迫切需要，對井下工具產(chǎn)品質(zhì)量提出了要求，遼河油田鉆采工藝研究院中心試驗所自主研發(fā)設(shè)計的井下工具模擬試驗系統(tǒng)正是為了滿足這一要求而建立的，該系統(tǒng)可以模擬井下各種規(guī)格套管對封隔器、配水器等井下工具進行單項性能試驗和綜合性能試驗；并能進行高溫高壓熱采工具性能的測試，可以對大修、側(cè)鉆、大撈等工具進行模擬試驗，評價各類井下工具的實際指標和綜合性能。該系統(tǒng)的應(yīng)用，可為模擬工具在井下工作過程，掌握工具的運行狀態(tài)，提高工具壽命使用及其適應(yīng)性具有現(xiàn)實意義[1,2]。

1 主要功能

可進行井下管柱（含各種封隔器、配水器、分層分采工具）的綜合發(fā)生試驗；對膠筒密封件測定及封隔器卡瓦的滑脫試驗；大修、打撈工具的模擬試驗、鉆井、側(cè)鉆工具的模擬試驗；可進行高溫320℃，高壓20MPa，熱采工具機附件性能的測試；可進行工具的拆裝、更換部件和維修工作。

2 系統(tǒng)組成

整個系統(tǒng)由兩大部分組成，一部分是井下工具試驗臺架，另一部分中心測控系統(tǒng)。井架試驗裝置由常規(guī)井下工具試驗臺架和熱采井下工具試驗臺架兩部分組成。

2.1 常規(guī)井下工具試驗臺架

采用四柱框架式結(jié)構(gòu)，由底座、固定平臺、導(dǎo)向立柱、升降油缸、活動平臺、頂板、液壓工作站和手動操作臺、配電系統(tǒng)等組成。工作時通過液壓系統(tǒng)的運行，使活動平臺完成上提、下壓、旋轉(zhuǎn)的動作，實現(xiàn)井下工具的中間試驗。

（1）試驗內(nèi)容：檢驗常溫封隔器等井下工具在模擬井條件下座封、解封及密封耐壓是否合格。

（2）主要技術(shù)指標：活動平臺工作行程4.4m，重載行程1.5m；最大上提力800KN，下壓力可達到300KN-500KN；具備正反轉(zhuǎn)功能0-120r/min；最大扭矩0-6.5KN.m；模擬套管4″-9 5/9″之間，模擬長度7m；下部備用13 3/8″套管1支，長度4m；常規(guī)試驗?zāi)M溫度0-90℃；工作壓力25MPa，壓裂試驗時工作壓力可達70MPa；

（3）試驗步驟：首先連好封隔器試驗管柱下入井內(nèi)的適當位置，并連好電動試壓泵座封管線（對液壓式封隔器），機械式要連好上提下放短接；在中心測控系統(tǒng)的命令下，打壓座封，機械式上提，然后下放用液壓平臺加座封載荷座封；驗封時，從封隔器上、下分別加工作壓力，進行驗封，若能達到標準規(guī)定的工作壓力，穩(wěn)壓5min，無滲漏為合格；解封是起出封隔器[3]。

2.2 熱采井下工具試驗臺架

通過60kw的電加熱爐將閃點為350℃的導(dǎo)熱油進行加熱，將各種型號的井下工具下入模擬套管內(nèi)所需的深度，通過電動閥門的切換分別完成對膠筒上下的循環(huán)加熱，然后進行試壓工作，完成熱采工具的中間試驗。

（1）試驗內(nèi)容：檢驗注汽封隔器在模擬井條件下座封及耐壓是否合格。

（2）試驗條件：模擬溫工作溫度最大320℃；工作介質(zhì)為高溫導(dǎo)熱油；工作壓力為20MPa；上提力、下壓力均為400KN；檢驗標準執(zhí)行SY/T 6304-1997注汽封隔器及井下補償器技術(shù)條件。

（3）試驗范圍：設(shè)有常用的5 1/2″和7″兩種套管，并可根據(jù)需要誰是更換其他規(guī)格的模擬套管。

（4）試驗步驟：連好封隔器試驗管柱下入井內(nèi)適當位置；上緊井口每根螺栓絲扣，連好井口上端輸送管線及上緊連接卡箍；通過中心測控系統(tǒng)，啟動電加熱爐，將導(dǎo)熱油連續(xù)加熱到320℃，將封隔器座封；從封隔器下方加工作壓力，進行驗封，若能達到工作壓力18MPa，穩(wěn)壓5min，無滲漏為合格；降溫后起出解封的封隔器[4]。

2.3 中心測控系統(tǒng)

中心測控系統(tǒng)是由操作臺、上、中、下三級計算機、顯示系統(tǒng)、通訊線路等部分組成，用于現(xiàn)場室內(nèi)檢測及試驗任務(wù)的中央控制、檢測、現(xiàn)場顯示、數(shù)據(jù)處理及圖形報告生成等，完成對該系統(tǒng)的測控任務(wù)。

工作原理：試驗開始時，將工具夾緊，并位移到位，操作員在計算機置入初始參數(shù)，如：工具類型、試驗項目、控制參數(shù)等。開始后，計算機系統(tǒng)自動地根據(jù)操作員的輸入指令啟動相應(yīng)設(shè)備，進行試驗。由于每一項試驗器試驗條件互相關(guān)聯(lián)，所以在試驗中不但要對試驗參數(shù)進行檢測控制，而對其他參量也要控制，以保證在一個指定的條件下測量參數(shù)的變化情況[5]。

3 結(jié)語

井下工具模擬試驗系統(tǒng)的應(yīng)用，一方面對井下工具進行質(zhì)量檢測及試驗，保證了下井工具的合格率，從而減少井下作業(yè)事故，提高作業(yè)成功率。另一方面為新工具的研發(fā)提供科學的理論依據(jù)，縮短科研周期，加快新工藝，新技術(shù)、新工具應(yīng)用于現(xiàn)場的步伐。

[1]劉玉科，于克海。油田井下工具質(zhì)量亟待提高。石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，1997，4：25-26.

[2]羅軍。井下工具室內(nèi)試驗檢測系統(tǒng)。江漢石油職工大學學報，2008，21（6）：81-84.

[3]張宏杰，欒中偉，徐群，等。吊裝式井下工具試驗井口拉壓扭系統(tǒng)。石油機械。2009，37（3）：48-50.

[4]王東，章發(fā)明，陳磊，等。井下工具高溫試驗井系統(tǒng)。石油礦場機械，2009，38（7）：75-79.

[5]黃文巧。萬能試驗機微機控制系統(tǒng)研究[J]。福建建材，2006（1）：12-13.

何傳興（1969-），男山東高青縣人 高級工程師 本科主要從事油氣田采油工程熱采工藝技術(shù)及配套工具設(shè)計與研究