油水井管柱臺肩的改進

朱文琪，沈 路，韓守連，吳茂娜

（1.中原油田設備管理部，河南濮陽 457001；2.中原石油工程有限公司海外工程公司，河南濮陽 457001；

3.長慶油田分公司機械制造總廠，西安 710201；4.中石化石油工程地球物理有限公司華東分公司，南京 20009）①

油水井管柱臺肩的改進

朱文琪1，沈 路2，韓守連3，吳茂娜4

（1.中原油田設備管理部，河南濮陽 457001；2.中原石油工程有限公司海外工程公司，河南濮陽 457001；

3.長慶油田分公司機械制造總廠，西安 710201；4.中石化石油工程地球物理有限公司華東分公司，南京 20009）①

對90°臺肩油水井管柱在使用過程中存在的問題進行了深入調(diào)查研究，認為在油水管柱起下作業(yè)過程中，油水井管柱90°臺肩容易損傷封井器膠芯，并產(chǎn)生一系列問題。為了從根本上解決問題，提出了15°～45°臺肩油管接箍及其配套工具的改進建議。

油管；接箍；臺肩；不壓井作業(yè)裝置

目前，大多數(shù)油田采用90°臺肩油管（如圖1）。在傳統(tǒng)的開發(fā)和作業(yè)工藝以及作業(yè)設備應用過程中，90°臺肩油管基本可以滿足使用要求。隨著油田開發(fā)工藝和作業(yè)工藝、作業(yè)設備的技術進步，當前油管90°臺肩損傷不壓井作業(yè)裝置封井器膠芯問題已經(jīng)凸顯出來，成為制約油田開發(fā)及新技術、新工藝、新設備應用的瓶頸。

為了解決油管90°臺肩損傷封井器膠芯問題，雖然國內(nèi)外都在研究，但至今都不理想。

國外有比較復雜的靜密封技術，但靜密封技術因需安裝10 m高的防噴管，存在系統(tǒng)穩(wěn)定性不足等問題［1］。2009年國內(nèi)在作業(yè)過程中發(fā)生設備失穩(wěn)事故。國外另一種方案是采用伸縮式防噴管技術，對單根油管分4段4次輸送，在實現(xiàn)靜密封的同時，縮短了防噴管，既不存在油管90°臺肩損傷封井器膠芯問題，也解決了系統(tǒng)穩(wěn)定問題［2］。但又引出2個新問題：①輸送每根油管，動力機構要往復升降4次，效率低下；②必須靠鉗牙抱緊管身替代吊卡，對管體有一定傷害。

國內(nèi)生產(chǎn)廠家對動密封裝置加裝傳感器，理論上是當接箍將遇膠芯前，由傳感器感知，通知控制系統(tǒng)降低液壓系統(tǒng)壓力。但因井筒油、氣、水、沙變化無常，傳感器的效果不理想，問題仍然沒有得到有效解決。

因此，研究解決90°臺肩油水井管在使用過程中存在的問題，已成為油田當務之急。

圖1 90°臺肩油管接箍

1 90°臺肩油管在使用過程中存在的問題

1.1 損壞封井器膠芯

2009—2012年，中原油田先后給6個采油廠各配置2～3臺不壓井作業(yè)裝置。該裝置采用目前國內(nèi)外較先進、性價比較高的動密封技術。動密封技術必配環(huán)形封井器，當起下油管時可以保證井口密封。但是，油管在起下作業(yè)過程中，油管接箍90°臺肩對環(huán)形封井器密封膠芯剪切損壞嚴重［3］。對于井口壓力0.5 MPa以下的油水井，液壓系統(tǒng)壓力保持8 MPa以下，可實現(xiàn)有效密封。但1口井一般要損壞1個膠芯，對于井口壓力高于0.5 MPa的油水井，損壞的膠芯更多。依據(jù)采油二廠作業(yè)大隊統(tǒng)計結果，即使嚴格執(zhí)行操作規(guī)程，平均單井損壞5個膠芯，個別井損壞的膠芯多達10余個。一個膠芯價格大約5 000元，更換膠芯不但非常麻煩，而且勞動強度大。頻繁更換封井器膠芯不僅增加了作業(yè)成本，而且嚴重影響了作業(yè)時效，挫傷了作業(yè)隊使用不壓井作業(yè)裝置的積極性。

1.2 油氣藏得不到有效保護

為避免或減少膠芯損壞，有些作業(yè)服務公司不得不采用敞口作業(yè)修井。

不壓井作業(yè)裝置主要是防止冒噴，清潔生產(chǎn)，改善作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境。油田各采油廠當前的不壓井作業(yè)裝置更多應用于水井或井口近常壓油井。油田配備“帶壓作業(yè)裝置”的初衷是為了應用于壓力范圍更寬的油氣井，以便保護油氣藏，減少或避免壓井作業(yè)對油氣藏的影響。由于油管90°臺肩對封井器膠芯損壞嚴重，而未能發(fā)揮帶壓作業(yè)裝置的作用。壓力稍高的油氣井作業(yè)前仍需要壓井，油氣藏得不到有效保護。

1.3 導致抽油泵卡泵

不壓井作業(yè)裝置應用于接近常壓的油井1 a后，發(fā)現(xiàn)油管90°臺肩向下運動時將膠芯損壞之后，膠芯殘片落入油井，導致油泵入口不同程度堵塞，影響泵效，甚至導致卡泵停井。

1.4 定向井套管磨損嚴重

水平井套管下部不可避免存在沙泥淤積，油管90°臺肩增加了起下油管阻力，甚至易出現(xiàn)沙卡。水平井、大斜度井、開窗側鉆等開發(fā)井，在起下油管過程中，油管90°臺肩對套管內(nèi)壁磨損嚴重。

1.5 井口套管磨損嚴重

下重載荷油管柱的過程中，受現(xiàn)場各種因素影響，游動滑車輕微擺動，或造成油管柱和井口不同心，經(jīng)常發(fā)生油管90°臺肩磨損井口套管的問題，致使井口套管卷邊縮徑，大尺寸的工具難以下井。

1.6 影響自封封井器應用效果

自封封井器內(nèi)部有自封膠芯。在起下油管柱過程中，油管90°臺肩損壞封井器膠芯，在沖沙等作業(yè)中易出現(xiàn)冒噴問題。

2 解決措施

為了解決不壓井作業(yè)裝置應用問題，近年來不少廠家在作業(yè)設備與裝置改進上下了很多功夫，但效果并不理想。在起下油管柱作業(yè)過程中，油管90°臺肩損傷封井器膠芯帶來的一系列問題仍得不到有效解決。

為了從根本上解決上述問題，經(jīng)過詳細地調(diào)查研究，采取了如下解決方案，取得了較好的效果。

1） 研制了15～45°臺肩油管接箍（如圖2），并于2012年獲國家實用新型專利［4］。90°臺肩猶如“一把刀”刮擦封井器膠芯，造成以上問題突出。15°～45°臺肩有了倒角，理論上角度越小，對膠芯的損傷越小，但要考慮起吊卡的實際問題。經(jīng)過試驗，認為25°臺肩較為理想。

圖2 15～45°臺肩油管接箍（α＝15～45°）

2） 為了能配合15～45°臺肩油管接箍的使用，研制了各種15～45°臺肩油管吊卡。

3） 改進環(huán)形封井器、自封封井器膠芯。使其兩端入口處錐度與解雇錐度相適應。

3 結論

1） 將油管90°臺肩改進為15～45°臺肩，從根本上解決了在起下油管柱過程中90°臺肩損傷封井器膠芯帶來的一系列問題。

2） 可解決當前不壓井（帶壓）作業(yè)裝置推廣應用問題，實現(xiàn)帶壓作業(yè)（壓力≥14 MPa油氣水井），使不壓井（帶壓）作業(yè)裝置真正應用于有壓力的油氣水井，保護油氣藏。

3） 15～45°臺肩油管推廣應用及配套吊卡、封井器膠芯、不壓井作業(yè)裝置改進與優(yōu)化，有利于推動石油行業(yè)的技術進步。

［1］ 陳蔚莤，穆延旭，付元強.國外不壓井作業(yè)機［J］.石油機械，2005，33（1）：63-65.

［2］ 常玉連，魏靜，高勝，等.獨立式不壓井作業(yè)裝備技術發(fā)展［J］.石油礦場機械，2011，40（4）：12-16.

［3］ 劉峰，王太星，魏景山，等.不壓井作業(yè)油管堵塞器膠筒的接觸應力分析［J］.石油礦場機械，2013，42（8）：33-36.

Consideration of improving tubing shoulder

Deep research and study are conducted in this text，aiming at the existing problem during the utilization of the 90°shoulder tubing and presenting such opinion that during the process of tubing tripping.The 90°shoulder may damage BOP rubber core and so incur a series of problems.In order to resolve the problems fundamentally，a proposal of development of 15°～45° shoulder tubing coupling is put forward in this article，as well as auxiliary tools.

tubing；coupling；shoulder；un-killing well device

TE934.5

B

10.3969／j.issn.1001-3842.2014.09.027

1001-3482（2014）09-00100-03

2014-02-16

國家實用新型專利“一種油管接箍”（ZL20122 0137119.X）

朱文琪（1966-），男，河南濮陽人，高級工程師，主要從事油田設備管理工作，E-mail：zbczwq＠sina.com。