免繩索投放預置式井下節(jié)流器研制與應用

楊旭東，肖述琴，衛(wèi)亞明

（1.長慶油田公司油氣工藝研究院，西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，西安 710018）

在天然氣開采中為了降壓、節(jié)流、限產(chǎn)，通常在氣井井筒安裝井下節(jié)流器。井下節(jié)流器以坐封方式不同又分為卡瓦式井下節(jié)流器和預置式井下節(jié)流器。目前，蘇里格氣田廣泛應用的是卡瓦式井下節(jié)流器，大面積的推廣應用表明：該節(jié)流器難打撈，易造成井下事故［1］。預置式井下節(jié)流器密封膠筒變形量小，密封可靠性好，壽命長，且密封膠筒一旦與預置工作筒脫離，其外徑便小于井筒通徑，打撈上提時幾乎無摩擦阻力，易打撈。

目前，預置式井下節(jié)流器的投放工作需要將鋼絲繩下入井內(nèi)，所需車輛多、人員多，而且操作復雜，投放費用高。本文介紹了一種免繩索投放預置式井下節(jié)流器，已在現(xiàn)場成功應用。

1 結構及工作原理

免繩索投放預置式井下節(jié)流器結構［2－3］如圖1所示，下?lián)翦N結構如圖2所示。

圖1 免繩索投放預置式井下節(jié)流器結構

圖2 下?lián)翦N結構

免繩索投放預置式井下節(jié)流器需在下采氣管柱時，將預置工作筒通過油管接頭連接在油管上，然后將預置工作筒隨油管下到設計深度。免繩索投放預置式井下節(jié)流器實施步驟如下：

1）將裝有預置式井下節(jié)流器的捕捉投撈器安裝在井口上，打開油管閥門，將預置式井下節(jié)流器投入井內(nèi)。在進入油管口時，預置式井下節(jié)流器上的鎖塊收縮，依靠自身重力順利下行，到達預置工作筒位置時，本體的突出臺階便卡在預置工作筒的縮頸上而停止下行。

2）卸下捕捉投撈器，將裝有下?lián)翦N（中空）的捕捉投撈器安裝在井口上，打開油管閥門，將下?lián)翦N投入井內(nèi)，當下?lián)翦N遇預置式井下節(jié)流器的打撈頭時，打撈頭在慣性力的作用下相對于預置式井下節(jié)流器向下移動，此時銷釘被剪斷，鎖塊被打撈頭的大頸擠出卡于預置工作筒卡槽內(nèi)，密封圈伸入預置工作筒縮頸內(nèi)實現(xiàn)密封，既完成了井下節(jié)流器的投放。

3）開啟油管閥門即可正常生產(chǎn)。

2 室內(nèi)模擬試驗

2.1 密封性能

模擬現(xiàn)場工況進行室內(nèi)試驗，將免繩索投放預置式井下節(jié)流器裝入工作筒，加水壓觀察芯子位置變化。

1）試驗一常溫下，將免繩索投放預置式井下節(jié)流器裝入工作筒，加壓30 MPa，保壓0.5～3.0h，壓力不變。

2）試驗二將免繩索投放預置式井下節(jié)流器在100℃的沸水中加熱1.0～1.5h后（其V 形密封圈在加熱前后尺寸相差一定值），迅速將其裝入工作筒中加壓30 MPa，裝配容易，保壓0.5～3.0h后，壓力不變。對于此試驗過程任意選擇了4件免繩索投放預置式井下節(jié)流器、3個工作筒，每種任意組合密封情況良好。

免繩索投放預置式井下節(jié)流器在不同壓差和溫度下的性能試驗數(shù)據(jù)如表1。

表1 不同壓差和溫度下的性能試驗數(shù)據(jù)

試驗表明：免繩索投放預置式井下節(jié)流器鎖塊在壓差最高為30 MPa時，鎖塊未發(fā)生滑動，鎖塊能夠安全可靠工作；密封可靠，且反復坐封3次時，不滲不漏；V 形密封圈在不同壓差和溫度下的密封性能好，可以滿足長慶氣田氣井應用條件。

2.2 剪切銷釘材質(zhì)確定

針對免繩索投放預置式井下節(jié)流器在投放過程中遇阻后活動時銷釘易剪斷問題，分析原因可能與油管狀況、銷釘強度因素有關。由于油管狀況因素不易確定，所以只針對剪切銷釘進行研究。

根據(jù)免繩索投放預置式井下節(jié)流器的結構及使用狀況，研究確定了剪切銷釘?shù)牟馁|(zhì)及結構型式，設計制作了剪切試驗裝置，在WHY－500型全自動壓力試驗機上進行了剪切試驗，其測試結果如表2所示。根據(jù)測試結果，確定合理的銷釘材質(zhì)。

表2 節(jié)流器用?3mm 銷釘剪切力測試結果

3 現(xiàn)場應用情況

蘇X 井在下完井生產(chǎn)管柱時，免繩索投放預置式井下節(jié)流器工作筒隨油管（油管尺寸為?73.02 mm×5.51mm）一起下入井中設計位置，其工作筒位置為2202m。

2011－11－05，蘇X 井投產(chǎn)，開井前油、套壓約24.3 MPa，井口使用加熱爐加熱后節(jié)流。2011－11－21，投放免繩索投放預置式井下節(jié)流器，氣嘴直徑為?2.3mm，設計配產(chǎn)1.5×104m3／d。2011－11－27，節(jié)流器正式啟動，油壓2.1MPa、套壓為22.5MPa，日產(chǎn)氣1.7471×104m3／d，至今節(jié)流器仍正常工作。

4 結論

1）免繩索投放預置式井下節(jié)流器投放工藝簡單，無需專用設備及專業(yè)操作人員，不僅節(jié)約操作成本，同時也節(jié)約了人工成本。

2）通過室內(nèi)模擬試驗以及現(xiàn)場試驗，說明免繩索投放預置式井下節(jié)流器能夠滿足現(xiàn)場操作要求，可以在生產(chǎn)井中進行應用。

［1］肖述琴，于志明，商永濱，等.新型卡瓦式井下節(jié)流器打撈工具研制及應用［J］.石油礦場機械，2010，39（12）：81－83.

［2］《油田用封隔器及井下工具手冊》編寫組.油田用封隔器及井下工具手冊［K］.北京：石油工業(yè)出版社，1981.

［3］徐灝.機械設計手冊（第三冊）［K］.北京：機械工業(yè)出版社，1991.