油田井下打撈作業(yè)及其工具改進(jìn)探析

【摘要】本文在簡要概述油田井下打撈作業(yè)涵義、發(fā)展概況基礎(chǔ)上，總結(jié)闡釋了油田井下打撈作業(yè)新型液壓增力打撈工具結(jié)構(gòu)及其工作原理，并針對(duì)新型液壓增力打撈工具應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)的問題及原因進(jìn)行了分析，探索性的提出改進(jìn)措施與建議；以期對(duì)進(jìn)一步提高油田井下打撈作業(yè)水平有所幫助。

【關(guān)鍵詞】油井；打撈作業(yè)；新型液壓增力打撈工具；改進(jìn)

針對(duì)油田進(jìn)行的井下打撈作業(yè)，是處理油田開采過程中常見井下事故、保證油井正常生產(chǎn)作業(yè)的最重要技術(shù)手段之一。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速增長，能源需求大大增加，作為重要能源供應(yīng)之一的石油開采，其主要依賴于井下開采，基于油井開采的油、氣資源數(shù)量已經(jīng)占到全國油氣資源開采總量的一半以上，油、氣資源需求的增加要求企業(yè)必須進(jìn)一步擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，隨之帶來的是不斷增加的油井?dāng)?shù)量，以及隨著投產(chǎn)油井工作時(shí)間的增長和開采作業(yè)次數(shù)的增加，油井井況變得越來越復(fù)雜，由此在油井開采生產(chǎn)過程中進(jìn)行的井下打撈作業(yè)次數(shù)也大幅增加；油田井下打撈作業(yè)的實(shí)施，離不開打撈器械、離不開打撈作業(yè)工具，研究如果更好的選擇、應(yīng)用及改進(jìn)這些必不可少的打撈作業(yè)工具，對(duì)提高油田井下打撈作業(yè)水平具有重要意義。

一、油田井下打撈作業(yè)概述

隨著油田生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，越來越多的油田采用酸化壓裂等增產(chǎn)、增注方法來提高油井產(chǎn)量，使用酸化壓裂方法進(jìn)行增產(chǎn)增注作業(yè)，很容易由于操作不當(dāng)而發(fā)生井下生產(chǎn)事故，從而影響油井的正常生產(chǎn)作業(yè)；井下打撈作業(yè)則可以有效解決上述油井問題，恢復(fù)油井的正常生產(chǎn)秩序，保證油井參與油田正常生產(chǎn)。井下打撈作業(yè)主要是針對(duì)油井中的雜物、雜質(zhì)、生產(chǎn)設(shè)備部件等下落物進(jìn)行打撈、清除等操作，通過打撈、清除等恢復(fù)油井的“順暢”。伴隨現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，針對(duì)石油生產(chǎn)的新工藝、新技術(shù)不斷出現(xiàn)，也極大的推動(dòng)了井下打撈作業(yè)技術(shù)、工藝的更新發(fā)展。井下打撈作業(yè)技術(shù)方面，除了更加先進(jìn)的工具、材料等應(yīng)用外，打撈鉆具組合方面也有長足進(jìn)展，其大大提高了油井生產(chǎn)作業(yè)的效率與質(zhì)量；通過合理井下打撈作業(yè)鉆具組合配套，一方面提高了油井井下打撈作業(yè)效率，另一方面則降低油井井下打撈作業(yè)成本。但井下多重打撈作業(yè)方式對(duì)打撈工具的穩(wěn)定性、安全性也提出了更高要求。

二、油田井下作業(yè)新型液壓增力打撈工具結(jié)構(gòu)及其原理

傳統(tǒng)油田井下打撈作業(yè)多采用簡易的修井機(jī)，其在常規(guī)的上提、套銑和倒扣等作業(yè)上效果還能免強(qiáng)過的去，但在打撈解卡作業(yè)其成功率明顯太低。為進(jìn)一步改進(jìn)其工作效果，既使是采用了打撈震擊器大力進(jìn)行上擊，效果仍然不夠理想，原因一方面是簡易修井機(jī)的提升能力較為有限，根本不可能滿足頻繁的上下活動(dòng)震擊；另一方面由于頻繁震擊，可能破壞那些工作年限較長的、初始設(shè)計(jì)抗強(qiáng)沖擊載荷及振動(dòng)較小的小型采油平臺(tái)、油氣生產(chǎn)設(shè)備及管線等；為此，越來越多的油田開始使用新型的井下液壓增力打撈工具。新型的井下液壓增力打撈工具，就其結(jié)構(gòu)原理來說可以分為三個(gè)部分。

第一部分，套管錨定部分。套管錨定部分，主要由錨體、彈簧和卡瓦等部件組成；套管錨定部分的主要作用在于在油管加壓時(shí)將井下打撈增力器成功錨定在套管上，同時(shí)承受中間增力部分可能產(chǎn)生的大小不一的拉力；依據(jù)拉力的大小不同，需要對(duì)套管水力錨個(gè)數(shù)進(jìn)行合理配置，盡可能的增大其與套管內(nèi)壁的接觸面積，目的是降低單個(gè)卡瓦可能會(huì)對(duì)套管造成的支撐、外擠等傷害。

第二部分，增力部分。增力部分是新型液壓增力打撈工具直接產(chǎn)生拉力的部分，其一般由上接頭、下接頭、中心軸、外套、內(nèi)套、環(huán)形活塞和密封圈等部件組成。工作過程中，當(dāng)?shù)孛孢M(jìn)行開泵加壓時(shí)，液體經(jīng)油管進(jìn)入到上接頭部位，然事被成四路分別進(jìn)入到內(nèi)、外套環(huán)空，對(duì)液壓缸環(huán)形活塞的下端面產(chǎn)生作用壓力，進(jìn)而使活塞做上行運(yùn)動(dòng)。中心軸材料一般為分段變徑并進(jìn)行拋光的鋼管，環(huán)形活塞上行過程中頂住臺(tái)階面再次推動(dòng)中心軸上行，打撈工具則是通過扭矩傳遞軸與中心軸相連，在扭矩傳遞軸的作用下使打撈工具產(chǎn)生向上的拉力，從而對(duì)井下落魚產(chǎn)生向上拉力。

第三部分，傳遞扭矩部分。傳遞扭矩部分是新型液壓打撈工具能夠成功實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)脫手的最關(guān)鍵部分；其主要由花鍵軸、花鍵套及花鍵三部分組成，花鍵套相連于下接頭，在保證水力錨縮回情況下，隨著油管的轉(zhuǎn)動(dòng)，扭矩通過花鍵套在花鍵軸作用下傳遞給打撈工具，從而完成工具脫手過程。在具體“解卡”過程中，可以通過反復(fù)的加壓、放壓等液壓活動(dòng)進(jìn)行下部落魚，如果成功解卡或者拔斷落魚則進(jìn)行起鉆操作，若沒有成功解卡則應(yīng)該退出打撈工具或者根據(jù)需要主動(dòng)拔斷落魚并進(jìn)行起鉆操作。

三、油田井下作業(yè)新型液壓增力打撈工具問題及其改進(jìn)

（一）問題原因分析

實(shí)踐應(yīng)用證明，新型液壓增力打撈工具也并不是完美的，其也存著諸如在地面大力舉升器作用下出現(xiàn)打撈筒脫手，以及打撈筒內(nèi)卡瓦發(fā)生斷裂等問題，通過對(duì)新型液壓增力打撈工具的拆解分析其原因，主要有以下三個(gè)方面：第一，套管水力錨部分的卡瓦沒有徹底的收回，導(dǎo)致起鉆操作困難。第二，液壓缸內(nèi)套發(fā)生銹蝕斑斑，中心軸各臺(tái)階面發(fā)生變形，導(dǎo)致使缸內(nèi)套、中心軸與環(huán)形活塞之間的密封失效。第三，扭矩傳遞損壞，主要表現(xiàn)為固定在花鍵套底部的四個(gè)花鍵出現(xiàn)部分或者全部的剪切斷脫，不能發(fā)揮其傳遞扭矩作用。

（二）工具改進(jìn)分析

針對(duì)上述問題，筆者認(rèn)為可以從以下幾個(gè)方面就新型液壓增力打撈工具進(jìn)行改進(jìn)。第一，嘗試將花鍵和花鍵軸加工成一體形式，將花鍵槽設(shè)計(jì)在花鍵套的內(nèi)側(cè)，鍵槽長度設(shè)計(jì)遵循鍵軸長與活塞行程長度之和規(guī)則，這有助于進(jìn)一步增強(qiáng)其抗扭抗剪切能力。第二，在前述設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，應(yīng)該將花鍵軸兩端的公螺紋與其本體設(shè)計(jì)為等徑，目的是保證其相等的抗拉強(qiáng)度，連接效率也能夠達(dá)到100%。第三，由于工作過程中花鍵軸的公扣可能會(huì)變粗，可以在中心軸的最下節(jié)嘗試加長一個(gè)活塞行程，二者之間通過母螺紋相連接，目的是保證活塞的有效面積不發(fā)生變化，同時(shí)具有相同的液壓上提力。實(shí)踐證明，改進(jìn)后的新型液壓增力打撈工具用于丟手管柱等打撈作業(yè)，效果較好。

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