可關(guān)閉旋轉(zhuǎn)式泄油器的研制與應(yīng)用

李建雄 孫 飛 李傳樂 趙昕昕 李 闖 吳海斌（中原油田采油三廠，山東莘縣 252435）

引用格式：李建雄，孫飛，李傳樂，等.可關(guān)閉旋轉(zhuǎn)式泄油器的研制與應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2015，37（5）：128-130.

可關(guān)閉旋轉(zhuǎn)式泄油器的研制與應(yīng)用

李建雄 孫 飛 李傳樂 趙昕昕 李 闖 吳海斌
（中原油田采油三廠，山東莘縣 252435）

引用格式：李建雄，孫飛，李傳樂，等.可關(guān)閉旋轉(zhuǎn)式泄油器的研制與應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2015，37（5）：128-130.

摘要：由于常規(guī)泄油器須投桿剪斷泄油銷釘后泄油，致使對于抽油桿斷的油井無法投桿而不能實現(xiàn)泄油，且泄油后不能二次關(guān)閉。針對常規(guī)泄油器存在的缺陷，借鑒Y221封隔器工作原理，通過對換向機構(gòu)的理論計算，研制了可關(guān)閉旋轉(zhuǎn)式泄油器。該工具采用下放旋轉(zhuǎn)并上提管柱實現(xiàn)泄油功能、再次下放管柱關(guān)閉泄油孔的工藝設(shè)計，除能在不起抽油桿柱情況下實現(xiàn)泄油外，還可實現(xiàn)泄油器反復(fù)開關(guān)使用，避免帶液體起管柱傷害環(huán)境。該工具在中原油田采油三廠進行了室內(nèi)實驗并在泵深為3 000 m以上的油井中進行現(xiàn)場試驗，成功率100%，可進一步推廣使用。

關(guān)鍵詞：泄油器；可關(guān)閉；旋轉(zhuǎn)式；斷脫抽油桿泄油

在油井作業(yè)施工過程中，泄油器可實現(xiàn)油套連通，釋放油管內(nèi)的液柱壓力，改善井口操作條件，減少因油管柱內(nèi)原油泄流造成井場傷害，實現(xiàn)安全環(huán)保作業(yè)施工?，F(xiàn)場使用的銷釘式泄油器存在以下幾點問題：（1）對于抽油桿斷脫的作業(yè)井，泄油器無法投桿泄油。中原油田采油三廠2014年1—10月，維護措施作業(yè)中有抽油管斷脫56井次使用了銷釘式泄油器，作業(yè)中無法泄油，不得不冒噴起管，影響了施工進度，給環(huán)保和施工安全帶來了隱患。（2）一次性打開后，不能再次關(guān)閉。對于檢桿作業(yè)井，無需起出油管，但根據(jù)環(huán)保要求，泄油器需打開泄油，致使檢桿后只能起出全部原井管柱重新下泵生產(chǎn)，增加了作業(yè)工作量及生產(chǎn)成本。（3）常規(guī)銷釘式泄油器還存在剪切槽腐蝕穿孔、密封墊或密封圈老化失效、螺紋松動導(dǎo)致密封失效等問題。為此，研制了不投棒即可實現(xiàn)泄油器泄油的新型可關(guān)閉旋轉(zhuǎn)式泄油器。該泄油器有效解決了抽油桿斷脫井不能泄油、泄油器密封失效以及打開后不能再次關(guān)閉等問題。

1　技術(shù)分析

1.1 結(jié)構(gòu)

可關(guān)閉旋轉(zhuǎn)式泄油器主要由換向機構(gòu)和泄油機構(gòu)組成。換向機構(gòu)由中心管、凸臺、換向套、扶正體、摩擦塊、彈簧片組成；泄油機構(gòu)由泄油套、泄油孔、O型圈等組成［1］，如圖1所示。

圖1　 可關(guān)閉旋轉(zhuǎn)式泄油器結(jié)構(gòu)

中心管兩端設(shè)有油管螺紋與油管柱連接，上部設(shè)有對稱的2個凸臺；換向套為空心圓柱套，下端設(shè)有螺紋與扶正體相連接并將摩擦塊限制在扶正體槽內(nèi)，在上部對稱地設(shè)有直槽和螺旋槽，直槽一端與螺旋槽一端相交，直槽與中心管的軸線平行［2］；摩擦塊安裝在扶正體槽內(nèi)，壓在彈簧片上［3］，下部設(shè)有徑向通孔；泄油套上端設(shè)有螺紋與扶正體相連接，內(nèi)孔設(shè)有兩組密封槽，2組O型圈將置于其間的泄油孔密封，保持油管內(nèi)外密封［4］。

1.2 工作原理

該工具下井時按設(shè)計接在抽油泵上端，中心管上的凸臺掛在換向套直槽內(nèi)［5］。待泄油時，下放管柱，中心管上的凸臺沿換向套上的直槽下移，到達軌道底端。正轉(zhuǎn)管柱后，凸臺由直槽軌道進入到換向套的螺旋槽軌道，實現(xiàn)換向功能。

上提管柱，在摩擦塊與套管產(chǎn)生的摩擦力作用下，扶正體及泄油套保持不動，中心管與泄油套發(fā)生相對運動［6］，當中心管上的限位塊到達換向套頂端時，中心管與泄油套上的泄油孔重合，泄油孔移出泄油套，實現(xiàn)泄油功能；打開的泄油器如需再次關(guān)閉泄油器時，下放管柱，中心管下移，凸臺經(jīng)旋轉(zhuǎn)槽自動回到換向套直槽內(nèi)，同時泄油孔回到泄油套內(nèi)兩組O型圈之間，恢復(fù)油管內(nèi)外密封。

1.3 技術(shù)特點

（1）在檢桿作業(yè)中，通過下放并正轉(zhuǎn)上提管柱后，實現(xiàn)泄油，地面無需其他輔助操作。

（2）能反復(fù)開關(guān)。當需要關(guān)閉泄油通道時下放油管柱使油管內(nèi)外恢復(fù)密封，通過控制管柱的旋轉(zhuǎn)和提放可實現(xiàn)管柱的反復(fù)開關(guān)。

（3）可靠性強?？申P(guān)閉旋轉(zhuǎn)式泄油器下井時不旋轉(zhuǎn)管柱，保證工具密封性，即使出現(xiàn)意外打開情況，只需下放管柱即可關(guān)閉泄油器。

（4）該工具不適用于帶有油管錨的油井泄油。在油管錨的作用下，管柱不能上下活動，導(dǎo)致該工具不能正常工作而失效。

1.4 主要技術(shù)指標

總長度795 mm；最大剛體外徑114 mm；最小內(nèi)通徑62 mm；適用套管內(nèi)徑118~124 mm；工作壓差≤35 MPa；兩端連接螺紋：?73 mm UP TBG。

2　室內(nèi)實驗

為了檢驗可關(guān)閉旋轉(zhuǎn)式泄油器的密封性能、換向行程、正旋圈數(shù)及重復(fù)打開關(guān)閉等各項性能和技術(shù)指標，對其進行了室內(nèi)實驗。

2.1 實驗步驟

（1）長度為5 m、?121.4 mm的套管上端連接FZ18-35型封井器，下端封閉并焊接試壓管。

（2）將待試泄油器用油管柱下至2.5 m處且下端接絲堵，關(guān)閉封井器，套管下端的試壓管分別加壓10 MPa、15 MPa、20 MPa以及25 MPa，穩(wěn)壓5 min后，壓力不降為合格。

（3）密封性實驗完成后，打開封井器，分別下放管柱1 m后，分別旋轉(zhuǎn)2圈及4圈后上提管柱0.5 m、1 m以及1.5 m后，反復(fù)操作12次后，關(guān)閉防噴器。試壓管打壓，觀察是否有壓力存在，檢驗密封性能。

（4）在待試泄油器下放3個深度并檢驗泄油效果后，下放1.5 m反轉(zhuǎn)2圈后上提0.5 m、1 m以及1.5 m，關(guān)閉防噴器，試壓管打壓，檢驗重新關(guān)閉后泄油器的耐壓性能。

2.2 實驗結(jié)果

室內(nèi)進行的12組實驗中，對可關(guān)閉旋轉(zhuǎn)式泄油器打開前及關(guān)閉后試壓15~25 MPa，重復(fù)操作12次后，密封良好。旋轉(zhuǎn)管柱上提在0.5 m以上可完成泄油；下放管柱深度1.5 m，下放距離在0.5 m以上可實現(xiàn)重新密封，滿足了現(xiàn)場使用要求（見表1）。

3　現(xiàn)場應(yīng)用

2013年2月至2014年10月，共應(yīng)用261口井。截至2014年10月，已有126口裝有可關(guān)閉旋轉(zhuǎn)式泄油器的油井起出，其中，有5井次為抽油桿斷脫，現(xiàn)場泄油成功率為100%；泄油檢桿后直接完井生產(chǎn)3井次，可關(guān)閉旋轉(zhuǎn)式泄油器二次關(guān)閉成功，管柱試壓15 MPa，穩(wěn)壓15 min，合格。現(xiàn)場試驗情況見表2。

表1　可關(guān)閉旋轉(zhuǎn)式泄油器室內(nèi)實驗結(jié)果

表2　可關(guān)閉旋轉(zhuǎn)式泄油器現(xiàn)場應(yīng)用情況

4　結(jié)論

（1）可關(guān)閉旋轉(zhuǎn)式泄油器不僅能實現(xiàn)普通泄油器功能，還能滿足斷脫抽油桿作業(yè)泄油的施工需要。

（2）工具可實現(xiàn)井下二次關(guān)閉功能，對于抽油桿斷脫井，實現(xiàn)檢桿后完井生產(chǎn)，減少了作業(yè)工序，縮短了施工周期，操作簡便，工作可靠，性能穩(wěn)定。

（3）可考慮應(yīng)用耐腐蝕材料加工，以適應(yīng)免修期超過30個月的油井生產(chǎn)需要。

參考文獻：

［1］ 呂清河，趙杰，何云章，等.旋轉(zhuǎn)式泄油器：中國，2012 20023262［P］. 2012-10-31.

［2］ 沈秀通.采油技術(shù)手冊［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2008.

［3］ 韓振華.井下作業(yè)技術(shù)數(shù)據(jù)手冊［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2000：205-206.

［4］ 何厚生.油氣開采工程師手冊［M］.北京：中國石化出版社，2006.

［5］ 李武斌.井下作業(yè)工［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1996.

［6］ 張軍，韓兵奇，高棟梁，等.旋轉(zhuǎn)式泄油器的研制［J］.石油礦場機械，2010，39（9）：72-73.

［7］ 左凱，馬認琦，陳永鋒，等.封隔器套銑打撈工具反循環(huán)打撈碎屑性能分析［J］.石油機械，2013，41（10）：75-78.

［8］ 孫為民，邱杰，龔家勇，等.KTGX-100提掛式泄油器的研制與應(yīng)用［J］.石油機械，2007，35（9）：87-88.

［9］ 謝毅峰，衛(wèi)光明，王東林，等.可重復(fù)坐封液壓錨定器和反復(fù)開關(guān)泄油器的研制與應(yīng)用［J］ .重慶科技學(xué)院學(xué)報，2009，11（6）：98-100.

［10］ 康小軍，劉德鑄，林平，等.油井深抽工藝［J］.石油鉆采工藝，2003，25（S0）：44-46.

［11］ 張亞明，高巖，張裔，等.油管錨式泄油器的研制與應(yīng)用［J］.油氣井測試，2010，19（3）：71-72.

（修改稿收到日期 2015-07-10）

〔編輯 景 暖〕

Development and application of the closable rotary bleeder

LI Jianxiong , SUN Fei, LI Chuanle, ZHAO Xinxin, LI Chuang, WU Haibin
（No. 3 Oil Production Plant of Zhongyuan Oilfield Company, SINOPEC, Shenxian 252435, China）

Abstract:For conventional oil drain device, oil drain can be realized only by dropping a bar to cut off the drain pin. But in oil wells where the sucker rod is broken, oil drain cannot be realized because the bar cannot be dropped, and secondary shut-in cannot be achieved after oil drain. In view of the drawbacks of conventional oil drain devices and by making reference to the working principle of Y221 packer, a closable rotary oil drain device has been developed by conducting theoretical calculation of reversing mechanism. This tool is designed to realize oil drain function by lowering the pipe while rotating and picking up the pipe and then closing the drain hole by lowering the string. It is of novel structure, simple in operation and reliable in leakproofness. Except that it can realize oil drain without tripping out the rod string, it can realize repeated use of switch on the oil drain device, hence avoiding damaging the environment by tripping out the string with liquid. This tool was tested indoor in No. 3 Oil Production Plant in Zhongyuan Oilfield and was field tested in oil wells with pump depth of over 3 000 m. The successful rate was 100%, so it can be further promoted and applied.

Key words:oil drain device; closable; rotary; oil drain by breakoff sucker rod

作者簡介：李建雄，1969年生。1991年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院采油工程專業(yè)，現(xiàn)從事井下工具的科研管理工作，高級工程師。電話：0393-4831672。

doi:10.13639/j.odpt.2015.05.033

文獻標識碼：B

文章編號：1000 – 7393（2015）05 – 0128 – 03

中圖分類號：TE931