新型液壓泄油器的研制及應(yīng)用

范明理，盧曉輝，陳勇，劉文，馬伯泉

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川750006）

新型液壓泄油器的研制及應(yīng)用

范明理，盧曉輝，陳勇，劉文，馬伯泉

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川750006）

目前井下在用常規(guī)泄油器打開前必須起出井內(nèi)全部油桿和抽油泵活塞，但隨著油井桿柱服役年限的延長(zhǎng)，下部桿斷、桿脫及卡泵較為頻繁，無(wú)法起出井內(nèi)全部桿柱及活塞，強(qiáng)行起鉆導(dǎo)致污油外溢，環(huán)保隱患突出，替油作業(yè)費(fèi)用投入高，通過(guò)研制一種新型液壓泄壓器，在常規(guī)泄壓器無(wú)法打開情況下開啟該裝置泄油，減少費(fèi)用投入，降低安全隱患，縮短作業(yè)時(shí)間。

泄油器；結(jié)構(gòu)原理；技術(shù)特點(diǎn)；技術(shù)參數(shù)；工藝改進(jìn)

1 產(chǎn)品研究的背景

隨著油井桿柱服役年限的延長(zhǎng)，下部桿斷、桿脫較為頻繁，對(duì)扣、打撈等常規(guī)手段無(wú)法處斷完井，須進(jìn)行檢泵作業(yè)，普通泄油器必須起出井內(nèi)全部油桿和活塞方能砸泄油器，部分油井雖起出井內(nèi)油桿，但由于結(jié)蠟、結(jié)垢等原因泄油器無(wú)法打開，套起油管污油外溢，環(huán)保隱患突出，替油作業(yè)費(fèi)用投入高（見圖1），特車配合頻繁，安全隱患突出，作業(yè)周期長(zhǎng)，且外來(lái)液對(duì)油層損害大。

通過(guò)研發(fā)一種新型防撞擊液壓泄油器，在檢泵作業(yè)中起油管至內(nèi)液面，普通泄油器無(wú)法打開情況下通過(guò)水泥車打壓打開新型液壓泄油器（水泥車水箱稍微備些清水便能滿足現(xiàn)場(chǎng)需求），從而實(shí)現(xiàn)泄油功能，每次替油至少可減少兩部罐車配合，普通泄油器若能打開新型液壓泄油器可重復(fù)入井使用[1-3]。

圖1 2014-2016年替油作業(yè)井次及費(fèi)用發(fā)生情況

2 井下防撞擊式泄油器應(yīng)用情況

為防止撞擊式泄油器打不開情況發(fā)生，目前同類井下防撞擊式泄油器產(chǎn)品主要有旋轉(zhuǎn)式泄油器、支撐式泄油器、液壓泄油器三種類型。

2.1 旋轉(zhuǎn)式泄油器

結(jié)構(gòu)原理（見圖2）：主要由中心管總成、摩擦總成、密封泄壓總成組成。中心管總成包括上、下接頭和中心管；換向總成包括軌道銷釘和軌道；摩擦總成包括上下托環(huán)和摩擦塊；密封泄壓總成包括釋放槽、銷球、O型圈、滑套和泄油孔。在提放旋轉(zhuǎn)管柱過(guò)程中，泄油器靠摩擦總成的摩擦阻力帶動(dòng)軌道銷釘在中心管的軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng)，使中心管與密封泄壓總成產(chǎn)生相對(duì)位移，完成泄油器的開啟與關(guān)閉功能。

技術(shù)特點(diǎn)：（1）在檢泵作業(yè)中，通過(guò)下放并正轉(zhuǎn)上提管柱后，實(shí)現(xiàn)泄油，地面無(wú)需其他輔助操作；（2）能反復(fù)開關(guān)，通過(guò)控制管柱的旋轉(zhuǎn)和提放可實(shí)現(xiàn)管柱的反復(fù)開關(guān)。

主要技術(shù)參數(shù)：總長(zhǎng)度795 mm；最大鋼體外徑Φ114 mm，最小內(nèi)通徑Φ62 mm，適用套管內(nèi)徑118 mm～124 mm，作壓差≤35 MPa，兩端連接螺紋：Φ73 mmUP TBG。

主要缺點(diǎn)：（1）工具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，帶防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，成本過(guò)高；（2）對(duì)于定向井、大斜度井及結(jié)垢嚴(yán)重井，旋轉(zhuǎn)扭矩大，不易實(shí)現(xiàn)泄油功能；（3）工具鋼體外徑大，下泵前需進(jìn)行通井等井筒處理作業(yè)，增加作業(yè)成本；（4）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(dòng)，導(dǎo)致該工具不能正常工作。

圖2 旋轉(zhuǎn)泄油器結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 支撐式泄油器結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 支撐式泄油器

結(jié)構(gòu)原理（見圖3）：工具由上接頭、殼體、中心管、下接頭等組成，油管帶動(dòng)中心管控制泄油器的打開和關(guān)閉。

用途：與卡瓦封隔器或卡瓦總成配套使用，可用于各種整筒泵抽油井。

技術(shù)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，在井下可以重復(fù)使用，使用壽命較長(zhǎng)。

主要技術(shù)參數(shù)：最大鋼體外徑：Ф100 mm，最小內(nèi)通徑：60 mm，關(guān)閉長(zhǎng)度∶445 mm，使用壓力：≤20 MPa，關(guān)閉壓力：≥90 kN，拉開長(zhǎng)度：515 mm，工作溫度：120℃，連接扣型：27/8TBG。

主要缺點(diǎn)：（1）與卡瓦封隔器或卡瓦總成配套使用，工藝復(fù)雜，成本高；（2）卡瓦封隔器鋼體外徑大，下泵前需進(jìn)行通井等井筒處理作業(yè)，增加作業(yè)成本。

2.3 液壓泄油器

工作原理（見圖4）：抽油時(shí)，泄油器外部的滑套由剪釘固定連接在短接上，采油、反洗井過(guò)程油管內(nèi)與油套環(huán)空的壓差打不開滑套，短接上的泄油通道由密封圈密封，不泄漏。

需要泄油時(shí)，油管內(nèi)打壓，當(dāng)壓力達(dá)到滑套壓力設(shè)定值時(shí)剪釘剪斷，滑套上的泄油孔與短接上的泄油孔相對(duì)，油管內(nèi)液體經(jīng)泄油通道泄漏到井內(nèi)。

技術(shù)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，泄流通道大，成本造價(jià)低。

主要技術(shù)參數(shù)：最大鋼體外徑：Ф95 mm，最小內(nèi)通徑：Ф62 mm，工具長(zhǎng)度：365 mm，滑套打掉壓力：28 MPa～32 MPa和34 MPa～38 MPa，泄流通道：3×Ф16 mm，工作溫度：90℃，聯(lián)接扣型：27/8UP TBG。

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況：6月11日在A1入井使用，該井日產(chǎn)液3.29 m3，日產(chǎn)油2.29 t，泵掛位置1 791 m，液壓泄油器設(shè)計(jì)壓力28 MPa，8月9日計(jì)劃起出對(duì)工具進(jìn)行性能評(píng)價(jià)，井口水泥車壓力僅升至5MPa，泄油器打開。

主要存在問(wèn)題：（1）在下鉆或運(yùn)輸過(guò)程中存在工具誤墩導(dǎo)致剪釘受損，未按設(shè)計(jì)開啟壓力要求打開（初步判斷為工具在該井使用存在的主要問(wèn)題）；（2）滑套與鋼體連接處有臺(tái)階，投棒在打撞擊式泄油器時(shí)可能誤打開液壓泄油器；（3）液壓泄油器外加厚扣型，和普通油管連接需進(jìn)行變扣。

圖4 液壓泄油器結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 新型泄油裝置結(jié)構(gòu)示意圖

3 新型液壓泄油器工藝改進(jìn)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

3.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

由于液壓泄油器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，操作方便，但存在工藝缺陷，對(duì)其進(jìn)行以下幾方面技術(shù)改進(jìn)（見圖5）。

（1）新型泄油器采用滑套上行打開泄壓通道結(jié)構(gòu)，可防止工具下井時(shí)誤墩井口滑套沖擊剪釘，使剪釘受損，泄壓滑套提前打開。

（2）泄壓滑套設(shè)計(jì)有鎖定機(jī)構(gòu)，泄壓通道打開后可保證滑套鎖定，避免泄壓通道二次關(guān)閉。

（3）泄壓滑套啟動(dòng)載荷設(shè)計(jì)為拉斷形式結(jié)構(gòu)，啟動(dòng)載荷根據(jù)具體情況設(shè)計(jì)（不同區(qū)塊的不同泵掛深度），具有針對(duì)性。

（4）最大鋼體外徑與27/8TBG油管接箍相同，內(nèi)徑與27/8TBG油管相同，下井后不影響油井正常生產(chǎn)及附加工藝措施。

（5）鋼體采用不銹鋼材質(zhì)，延長(zhǎng)了工具使用周期。

（6）特車配屬：在檢泵作業(yè)中起油管至內(nèi)液面，普通泄油器無(wú)法打開情況下通過(guò)水泥車打壓打開液壓泄油器（水泥車水箱稍微備些清水便能滿足現(xiàn)場(chǎng)需求），從而實(shí)現(xiàn)泄油功能，每次替油至少可減少兩部罐車配合，普通泄油器若能打開液壓泄油器可重復(fù)入井使用。3.2主要技術(shù)參數(shù)

最大鋼體外徑：Ф90 mm，采液通道直徑：Ф62 mm，泄油通道開起壓力：根據(jù)具體井深及井況設(shè)定啟動(dòng)壓力值，泄流通道：2×Ф8 mm，工作溫度：≤120℃，連接扣型：27/8TBG。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

新型泄油裝置在兩口油井進(jìn)行試驗(yàn)：9月5日在A2分層測(cè)壓入井使用，該井日產(chǎn)液3.98 m3，日產(chǎn)油1.88 t，泵掛位置1 800 m，液壓泄油器設(shè)計(jì)壓力28 MPa，10月14日起測(cè)壓儀器時(shí)驗(yàn)證工具性能，水泥車井口打壓12 MPa，泄油器正常打開泄流，工具性能良好。

11月15日在A3井上使用，繼續(xù)檢測(cè)產(chǎn)品性能，對(duì)產(chǎn)品工藝技術(shù)進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)完善。

4 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

按常規(guī)水泥車、罐車配合替油計(jì)算，費(fèi)用發(fā)生A= 1 808+2 612+1 300=5 720元，按下入新型液壓泄油器，水泥車打壓計(jì)算，費(fèi)用發(fā)生B=1 808+1 000=2 808元，則單井替油費(fèi)用節(jié)約：A-B=5 720-2 808=2 919元。

其中：1 808-作業(yè)區(qū)提供水泥車費(fèi)用；2 612-兩部罐車配合費(fèi)用；1 300-作業(yè)配合費(fèi)用；1 000-新型液壓泄油器費(fèi)用。

若作業(yè)區(qū)年替油按110井次計(jì)算，則較常規(guī)替油費(fèi)用可節(jié)約：2 919元/井次×110井次=32.11萬(wàn)元（直接經(jīng)濟(jì)效益）。同時(shí)，減少了特車配合，縮短了作業(yè)時(shí)間，提高了采油時(shí)率，安全效益和間接經(jīng)濟(jì)效益明顯。

［1］杜丙國(guó).新型旋轉(zhuǎn)油管泄壓器的研制［J］.石油機(jī)械，2003，31（11）：39－40.

［2］郭長(zhǎng)文.支撐式泄油器［P］.中國(guó)專利：200520108001.4，2006-06-14.

［3］尚廣玉.滑套式泄油器［P］.中國(guó)專利：98239701.1，2000-01-19.

滿足運(yùn)載火箭各項(xiàng)使用要求填補(bǔ)補(bǔ)燃循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)空白寧夏大榮助力航天獲贊揚(yáng)

日前，寧夏大榮化工冶金有限公司收到由長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭型號(hào)辦公室發(fā)來(lái)的感謝信，向多年來(lái)對(duì)長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭研制工作給予大力支持的寧夏大榮化工冶金有限公司表示衷心感謝和崇高敬意。

在中國(guó)航天事業(yè)創(chuàng)建60周年和長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭首次飛行任務(wù)圓滿完成之際，由長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭總指揮王玨和總設(shè)計(jì)師李東簽署的感謝信，高度贊揚(yáng)了寧夏大榮化工冶金有限公司多年來(lái)支持我國(guó)航天事業(yè)，開發(fā)研制新型綠色環(huán)保產(chǎn)品在現(xiàn)代科技領(lǐng)域的應(yīng)用。長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭經(jīng)歷20余年探索創(chuàng)新，是我國(guó)運(yùn)載火箭升級(jí)換代的工程，創(chuàng)新難點(diǎn)多、技術(shù)跨度大、復(fù)雜程度高，代表了我國(guó)運(yùn)載火箭科技創(chuàng)新的最高水平。寧夏大榮公司為長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭配套研發(fā)特種化工品等產(chǎn)品，滿足了火箭首飛各項(xiàng)使用要求，填補(bǔ)了我國(guó)補(bǔ)燃循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)空白。

寧夏大榮化工冶金有限公司隸屬于寧夏大榮集團(tuán)，是中國(guó)氰胺系列產(chǎn)品的重要出口創(chuàng)匯和科研創(chuàng)新基地，國(guó)際市場(chǎng)上知名的氰胺生產(chǎn)商。公司生產(chǎn)的“榮芽”（50%單氰胺水溶劑）和“榮寶”（50%改性氰胺化鈣）被確認(rèn)為國(guó)家級(jí)重點(diǎn)新產(chǎn)品，被授予寧夏名牌產(chǎn)品，公司目前擁有國(guó)家發(fā)明專利6項(xiàng)授權(quán)。

未來(lái)，長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭將承擔(dān)探月工程三期、載人空間站工程空間站艙段發(fā)射、火星探測(cè)等國(guó)家重大專項(xiàng)工程的發(fā)射任務(wù)?！伴L(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭首飛成功，引領(lǐng)了我國(guó)新一代運(yùn)載火箭的系列化、型譜化發(fā)展。公司將一如既往地開發(fā)研制新型綠色、環(huán)保產(chǎn)品，為我國(guó)運(yùn)載火箭注入新型動(dòng)力和綠色環(huán)保的‘中國(guó)芯’，為建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)、實(shí)現(xiàn)中華民族的航天夢(mèng)做出貢獻(xiàn)?！睂幭拇髽s集團(tuán)董事長(zhǎng)朱振林表示。

（摘自寧夏日?qǐng)?bào)第21069期）

The development of new type of hydraulic oil and application

FAN Mingli，LU Xiaohui，CHEN Yong，LIU Wen，MA Boquan
（Oil Production Plant 3 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Yinchuan Ningxia 750006，China）

Downhole in conventional drainage device must be within a well before opening all the piston rod and pump.But with the extension of rod service life of the oil wells,the bottom rod broken,pole off and stuck pump more frequently,not all within the wellhead rod and the piston,a forced drilling in oil spill,environmental hazard is outstanding,for high pay for the oil.Through the development of a new type of hydraulic pressure,under the condition of normal pressure can't open the open drain,and reduce the cost input,reduce the security hidden danger,shorten the operation time.

drainage；structure principle；technical characteristics；technical parameters；process improvement

TE931.1

A

1673-5285（2017）02-0073-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.02.017

2017－01-19

范明理（1980-），2003年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（華東），資源勘查專業(yè)，現(xiàn)為桐寨作業(yè)區(qū)副經(jīng)理。