橋塞式油井防噴技術應用試驗

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.