逐級(jí)解卡錨定器在灘海油田大斜度井中的應(yīng)用

粟建

摘 要：大港灘海油田開發(fā)井中有較多的大斜度井，具有位移長(zhǎng)、斜度大、井眼軌跡復(fù)雜等特點(diǎn)，由于分層工藝管柱存在著錨定不可靠，管柱同步解卡起出困難，甚至導(dǎo)致大修等問(wèn)題。為此，研發(fā)采用了一種能防中途坐卡、液壓坐卡、錨定可靠和上提管柱與封隔器管柱逐級(jí)解卡的錨定器，通過(guò)設(shè)計(jì)同步限位錨定結(jié)構(gòu)，解決了卡瓦脫落造成大修以及多片卡瓦張開和回收不同步造成坐卡、錨定失敗的現(xiàn)象；設(shè)計(jì)上提管柱與封隔器逐級(jí)解卡機(jī)構(gòu)，解決了錨定器解卡困難、易造成大修等問(wèn)題。本文介紹了該工具的結(jié)構(gòu)、工作原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)多口井的實(shí)際應(yīng)用，試驗(yàn)效果良好。

關(guān)鍵詞：大斜度井；逐級(jí)解卡錨定器；大港灘海油田

大港灘海油田油水井井深且斜度大造成作業(yè)管柱受力復(fù)雜，起出過(guò)程偏磨嚴(yán)重，地面設(shè)備的載荷不能完全有效地傳遞到井下工具段，增加了解封解卡的荷載和難度。目前應(yīng)用的井下分層作業(yè)管柱錨定工具如水力卡瓦、油管錨等工具采用的錨定器與分層管柱同步解卡結(jié)構(gòu)，造成管柱解卡力越來(lái)越大，甚至無(wú)法解卡，造成大修等問(wèn)題。針對(duì)現(xiàn)有錨定器存在的不足，研發(fā)了一種錨定可靠、能與封隔器管柱逐級(jí)解卡的錨定器，大幅提高了工具的可靠性、安全性和分層工藝的成功率。

1 逐級(jí)解卡錨定器工具結(jié)構(gòu)

逐級(jí)解卡錨定器主要由防坐卡機(jī)構(gòu)、錨定機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)、解卡機(jī)構(gòu)等組成。其中，密封部分主要由O形密封圈組成；坐卡部分由活塞、活塞套、坐封銷釘、剪釘套等組成；錨定部分主要由上錐體、卡瓦套、卡瓦等組成；鎖緊部分主要由鎖環(huán)、鎖套、鎖塊等組成；解卡部分主要由上接頭、解封銷釘、上外套、鎖塊、錐體、中心管等組成。

2 工作原理及技術(shù)優(yōu)勢(shì)

2.1 工作原理

①防中途坐卡。防撞環(huán)與下接頭通過(guò)螺紋相連，下接頭與中心管通過(guò)螺紋相連，中心管與上接頭通過(guò)鎖塊連接并鎖緊，防撞環(huán)外徑大于錨定器本體的外徑，錨定器下放時(shí)來(lái)自下部的撞擊力被防撞環(huán)擋住，通過(guò)下接頭作用在管柱上，防止錨定器中途坐卡。

②坐卡。錨定器下到位以后，油管內(nèi)加液壓經(jīng)中心管出液孔進(jìn)入活塞室后，在液壓力作用下剪斷坐封銷釘推動(dòng)下錐體上行坐卡，同時(shí)鎖套與鎖環(huán)相互嚙合鎖緊，使卡瓦錨定在套管上，扶正錨定管柱。

③解卡。上提管柱剪斷解卡銷釘，由于錨定器的上接頭和中心管采用脫節(jié)式設(shè)計(jì)，可繼續(xù)上行一段距離釋放鎖塊并為上部管柱解封提供足夠行程，然后帶動(dòng)錐體上行，卡瓦失去支撐回收解卡。

2.2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

①液壓坐卡、上提管柱解卡，操作簡(jiǎn)單、安全可靠；②解卡時(shí)上提管柱錨定器與封隔器分層管柱逐級(jí)解卡，減小了起管柱載荷；③采用同步限位錨定結(jié)構(gòu)，避免了卡瓦脫落造成大修以及多片卡瓦張開和回收不同步造成坐卡、錨定失敗等問(wèn)題。

3 關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及特點(diǎn)

3.1 獨(dú)立解卡機(jī)構(gòu)

3.1.1 結(jié)構(gòu)

獨(dú)立解卡機(jī)構(gòu)主要由上接頭、解封銷釘、中心管、O形密封圈、鎖塊、上外套、錐體等組成。其中，上接頭、上外套通過(guò)解卡銷釘連接，上接頭與中心管通過(guò)上接頭的內(nèi)臺(tái)階與中心管的外臺(tái)階和鎖塊連接構(gòu)成解卡機(jī)構(gòu)。其中，上外套內(nèi)臺(tái)階與上接頭外臺(tái)階之間的距離為上部管柱解卡提供足夠行程。解卡時(shí)上提管柱，剪斷解卡銷釘，繼續(xù)上提釋放鎖塊并與中心管脫離，上接頭內(nèi)臺(tái)階和上外套外臺(tái)階將上外套和上接頭連接在一起，繼續(xù)上行帶動(dòng)上錐體上行，卡瓦失去支撐回收解卡。

3.1.2 特點(diǎn)

錨定器的上接頭和中心管采用脫節(jié)式設(shè)計(jì)，上提管柱首先解卡錨定器，然后解卡封隔器管柱，實(shí)現(xiàn)了錨定器與封隔器管柱逐級(jí)解卡，減小了起管柱載荷，解卡安全可靠，成功率高。

3.2 同步限位錨定機(jī)構(gòu)

3.2.1 結(jié)構(gòu)

同步限位錨定結(jié)構(gòu)主要由錐體、卡瓦套、卡瓦、箍環(huán)、中心管等組成。其中卡瓦設(shè)計(jì)有4片卡瓦，成90。均勻分布，每片卡瓦中間加工有環(huán)形槽，箍環(huán)開有一斜向開口，箍環(huán)安裝在卡瓦的環(huán)形槽內(nèi)將數(shù)片卡瓦箍在一起；每片卡瓦兩側(cè)均有臺(tái)階，臺(tái)階阻擋卡瓦通過(guò)卡瓦套開口脫出；上錐體和下錐體錐面底部有數(shù)個(gè)外突臺(tái)階，卡瓦套兩端內(nèi)也有數(shù)個(gè)內(nèi)突臺(tái)階，上錐體和下錐體的外突臺(tái)階分別對(duì)應(yīng)卡瓦套內(nèi)突臺(tái)階之間的開口槽由兩端插入，然后旋轉(zhuǎn)上錐體和下錐體，上錐體和下錐體錐面底部數(shù)個(gè)外突臺(tái)階掛在卡瓦套兩端內(nèi)數(shù)個(gè)內(nèi)突臺(tái)階上。

3.2.2 特點(diǎn)

①坐卡時(shí)錐體推動(dòng)卡瓦同步張開錨定在套管上，增加了錨定可靠性和穩(wěn)定性；解卡時(shí)，錐體退開后卡瓦在開口箍環(huán)彈力的作用下同步回收，解卡安全可靠；②卡瓦套的限位作用保證卡瓦只能在卡瓦套內(nèi)運(yùn)動(dòng)，避免解卡時(shí)出現(xiàn)卡瓦脫落的現(xiàn)象；③錐體只能在卡瓦套內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)，避免了整個(gè)卡瓦機(jī)構(gòu)散脫，提高了可靠性。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用狀況

大斜度井逐級(jí)解卡錨定器成功研制以后，對(duì)其中途坐封力、錨定力、解卡力等性能進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，具備了現(xiàn)場(chǎng)使用的條件。首先在X井進(jìn)行了受力測(cè)試及管柱解卡起出試驗(yàn)，起出載荷約為350kN，滿足了設(shè)計(jì)要求。在灘海油田多口井成功應(yīng)用。目前管柱服役期間經(jīng)過(guò)多次洗井、停注后，管柱仍一直有效。

4 結(jié)論

大斜度井逐級(jí)解卡錨定器采用同步限位錨定方式坐卡、獨(dú)立解卡機(jī)構(gòu)解卡，解決了水力卡瓦單向錨定易提前失效，錨定不可靠的問(wèn)題；作業(yè)管柱同步解卡，解卡力過(guò)大造成管柱無(wú)法解卡，甚至大修等問(wèn)題，具有錨定、解卡可靠等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，滿足了灘海油田大斜度井分層管柱錨定的需要，實(shí)現(xiàn)了管柱與錨定器的逐級(jí)分段解卡，減小了起出管柱載荷，安全可靠，成功率高，具有良好的應(yīng)用前景，建議繼續(xù)擴(kuò)大現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖國(guó)華.側(cè)鉆小井眼水平井分段擠堵管柱研究[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械，2013，18（2）：52-54.