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    橋塞式油井防噴技術應用試驗

    2015-08-07 02:26:06孫巖大慶油田有限責任公司第六采油廠
    石油石化節(jié)能 2015年2期
    關鍵詞:膠筒管柱油管

    孫巖(大慶油田有限責任公司第六采油廠)

    第六采油廠井下作業(yè)施工主要分為油井檢泵、水井調(diào)整、堵水、壓裂、射(補)孔等幾類,主要應用開關、活門等丟手防噴工具,管輸射孔與下泵聯(lián)作工藝,實現(xiàn)不壓井防噴作業(yè)。從現(xiàn)場應用情況看,井下作業(yè)防噴技術不完善,滑套開關等油井井下防噴工具成功率低,僅為60%,可靠性差。因此,開展了橋塞式油井防噴技術應用試驗,以解決作業(yè)防噴問題,實現(xiàn)安全環(huán)保作業(yè)。

    1 工藝原理

    橋塞式油井防噴技術井下工具包括橋塞式防噴封隔器、扶正通具、井下開關。工藝管柱示意見圖1。

    圖1 井下工藝管柱示意

    工藝過程:采用丟手管柱將井下防噴工具下至井內(nèi),油管打壓,防噴工具坐封;再上提管柱,丟手,起出投送管柱;隨后下入抽油泵、螺桿泵或電泵,下部連接專用工具打開開關進液通道,正常生產(chǎn);再次作業(yè)時,上提管柱,開關的進液通道關閉,實現(xiàn)作業(yè)防噴。

    2 技術關鍵

    技術的核心是橋塞式防噴封隔器的設計。

    2.1 工作原理

    油井防噴工具由上接頭、活塞、膠筒、卡瓦等部件組成(圖2)。

    坐封:油管加壓,壓力液推動掛套擠壓膠筒,膠筒擴張坐封;同時卡瓦牙在高壓作用下伸出,卡在套管內(nèi)壁;停止打壓后,鎖簧卡在鎖簧套上,膠筒保持壓縮坐封狀態(tài);上提管柱,坐封銷釘在上提力作用下剪斷,上接頭、內(nèi)短接、內(nèi)分離管等部件隨上部油管拔出,露出打撈魚頂以備下次上提解封;工具進入坐封狀態(tài)。

    下入抽油泵、螺桿泵或電泵等生產(chǎn)管柱,下部連接扶正通具打開底閥的進液通道,正常生產(chǎn);再次作業(yè)起管柱時,上提管柱,防噴工具的進液通道關閉,實現(xiàn)作業(yè)防噴。

    解封:下?lián)泼瑩谱〈驌启~頂后,上提管柱,帶動膠筒壓帽上行,膠筒在自身彈性恢復力作用下復原;同時,卡瓦牙回收,工具解封。

    2.2 強度校核計算

    1)中心管強度校核:

    圖2 橋塞式防噴封隔器

    中心管外徑D =66 mm,內(nèi)徑d =50 mm,中心管危險截面積,中心管許用載荷F=S ?[σ],材質(zhì)為45#鋼,許用應力[σ]=450 MPa,求得F ≈650 kN,大于2.5 in(1 in=25.4 mm)油管絲扣滑脫強度,符合現(xiàn)場要求。

    2)油管扣抗滑脫強度:

    式中:D =66 mm,d =50 mm,δs=450 MPa,t=1.81 mm,求得P ≈490 kN,大于油管絲扣滑脫強度,符合現(xiàn)場要求。

    3)連接螺紋強度校核:

    螺紋M72×2,螺距p =2 mm,螺紋小徑d1=69.835 mm,嚙合系數(shù)kz=0.56,齒根寬度a=0.87×2=1.74 mm,螺紋工作圈數(shù)Z =10,中心管內(nèi)徑d =50 mm,工作壓差P =25 MPa。

    螺紋受力:

    螺紋強度[1]:

    所以

    表明螺紋強度滿足要求。

    3 現(xiàn)場試驗

    2013年2月,在喇9-AS2711 井進行了現(xiàn)場試驗。試驗過程:下入配套試驗工具(封隔器和底閥)及油管至500 m,釋放封隔器,15 MPa 穩(wěn)壓30 min;起出丟手管柱,下入通具,進行開關操作;起出通具管柱,打撈封隔器;起出打撈管柱,地面檢查。

    從試驗情況看,該技術坐封、丟手、開關操作等方面性能穩(wěn)定可靠,打撈及地面檢查無問題,滿足現(xiàn)場應用要求(表1)。

    表1 現(xiàn)場試驗統(tǒng)計

    4 結論

    1)該技術以橋塞式防噴封隔器為核心工具,坐封、丟手、開關操作等方面技術性能穩(wěn)定可靠,達到現(xiàn)場應用要求。

    2)在油井推廣應用該技術,可有效解決作業(yè)防噴問題,實現(xiàn)安全環(huán)保作業(yè),應用前景廣闊。

    [1]李新勇.螺紋實用手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,2009.

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