針對海上罐裝泵系統(tǒng)套銑鞋結(jié)構(gòu)設(shè)計與應用

李勇　王晨民　郝建剛

摘 要：罐裝泵系統(tǒng)是一種可延長無鉆修機生產(chǎn)平臺有效生產(chǎn)周期，降低檢泵頻次的特殊電潛泵組裝結(jié)構(gòu)。在渤海曹妃甸油田廣泛應用，但由于油井出砂等原因造成管柱卡鉆，該罐裝系統(tǒng)電潛泵結(jié)構(gòu)復雜，導流罩與套管之間間隙小增加打撈難度。本文根據(jù)近期渤海油田打撈套銑應用，總結(jié)和設(shè)計出針對該系統(tǒng)的特殊套銑鞋結(jié)構(gòu)。從現(xiàn)場應用效果分析，該設(shè)計磨鞋能夠高效的處理這類井的卡鉆問題。

關(guān)鍵詞：罐裝泵系統(tǒng);套銑鞋;結(jié)構(gòu)設(shè)計;套銑技術(shù)

罐裝電潛泵系統(tǒng)（以下文中簡稱CAN系統(tǒng)）是在渤海邊界油田常用的一種生產(chǎn)電泵裝置，適應于高溫、高含氣，大斜度井等特殊井況。由于電潛泵機組與套管隔離且完全密封，井液與套管隔離的結(jié)構(gòu)特點，使該系統(tǒng)有提高檢泵成功率，有效避免地層污染，延長電潛泵使用壽命的優(yōu)點，在渤海曹妃甸和渤中3-4油礦大規(guī)模應用。

隨著生產(chǎn)時間的延長，該類井出砂等原因造成罐裝泵系統(tǒng)卡，因其特殊的結(jié)構(gòu)：導流罩與套管間隙小，CAN系統(tǒng)的懸掛器與中心管偏心，內(nèi)部電潛泵結(jié)構(gòu)復雜造成打撈難度大。

本在總結(jié)最近幾年作業(yè)基礎(chǔ)上對套銑鞋結(jié)構(gòu)進行了改進，形成了針對CAN系統(tǒng)套銑打撈的工藝技術(shù)。

1 罐裝系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及分類

CAN系統(tǒng)懸掛器是用以密封整個罐裝系統(tǒng)并承受整個下部罐裝系統(tǒng)的重量，懸掛器與導流罩間的“O”圈用以密封罐裝系統(tǒng)內(nèi)部。此外，懸掛器還提供三個通道：一是電潛泵輸送油路通道，二是電纜傳輸通道，三是管線連接通道。（圖1）

2 套磨銑難點與分析

X井為渤海油田1口9-5/8”套管罐裝電潛泵系統(tǒng)生產(chǎn)井，2017年檢泵作業(yè)上提遇卡，在10-130T間活動無法解卡后，在罐裝系統(tǒng)以上3-1/2”油管本體4m進行化學切割。

2018年6月進行大修作業(yè)。套銑管柱組合：套銑鞋+短套銑管+套銑上接頭+8-1/8”外撈杯2個+變扣（411×310）+3-1/2”短鉆桿+變扣（311×410）+8-1/8”外磁撈杯+變扣（411×310）+安全接頭+3-1/2”短鉆桿+3-1/2”鉆桿2根+7”震擊器立柱+4-3/4”螺旋鉆鋌6根+3-1/2”鉆桿。

每次出井后的銑齒基本已經(jīng)磨凸。

根據(jù)以上作業(yè)情況分析套磨銑難點有以下幾點：

2.1 油管與CAN系統(tǒng)懸掛器處于偏心位置

使用套銑鞋旋轉(zhuǎn)磨銑懸掛器時，由于油管與其在偏心位置，油管憋套銑鞋內(nèi)壁，造成磨銑無進尺，憋扭，使油管與懸掛器連接絲扣磨平。

2.2 與套管之間的間隙小

如上表所示，不同罐裝系統(tǒng)與套管之間的間隙為0.135”～1.02”。

2.3 罐裝系統(tǒng)懸掛器的材質(zhì)

罐裝系統(tǒng)懸掛器的材質(zhì)為40CrMnMo，淬火后表面硬度為：51～56HRC;而國內(nèi)套銑鞋鋪焊的硬質(zhì)合金硬度普遍為：55～65HRC;進口硬質(zhì)合金硬度為：91～95，而一般L80油管硬度≈23HRC，對比之后說明罐裝系統(tǒng)材質(zhì)比較硬，國內(nèi)普通的套銑鞋磨銑效率低。

3 工具改進

套銑鞋內(nèi)外徑優(yōu)化：

原井套銑鞋采用套銑筒本體下端堆焊硬質(zhì)合金加工而成，外徑215mm，內(nèi)徑為183mm。實際操作中，磨銑后的鐵屑不易返出，造成憋鉆、憋泵和二次磨銑現(xiàn)象。

根據(jù)大量室內(nèi)模擬試驗和現(xiàn)場作業(yè)研究結(jié)果表明，井眼與套管最小間隙為12.7～25.4mm（1/2～1in），套銑管與落魚間隙最小為3.2mm（1/8in）。確定9-5/8”套管內(nèi)罐裝系統(tǒng)套銑鞋外徑206mm（8.11in）。

合適的內(nèi)徑確保一次性將懸掛器蓋帽套銑干凈，對套銑鞋結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化（圖2）。

①套銑鞋底面為長城尺，均勻分布四個流水槽口，水槽側(cè)面鑲嵌柱狀硬質(zhì)合金，用來套銑CAN系統(tǒng)壓帽，循環(huán)井液從水槽冷卻銑齒，使套銑后的碎屑返出井筒;

②內(nèi)壁環(huán)狀胎體底面和內(nèi)壁采用硬質(zhì)碎合金支撐，方塊合金鑲嵌切削面，3*120°流水槽均勻布齒規(guī)律，可以兼顧道具整體性，增強穩(wěn)定性和抗沖擊能力，用來磨銑CAN系統(tǒng)壓帽剩余的穿越器和剩余壓帽與導流罩的連接處;

4 實例應用

2019年2月X井進行套銑CAN系統(tǒng)作業(yè)，管柱組合：8-1/8”專用銑鞋+8-1/8”套銑管1根+頂部接頭+變扣（411x310）+變扣（311×410）+8-1/8”外磁撈杯+變扣（411×310）+5-1/2”打撈杯×2+3-1/2”短鉆桿1根+變扣（311×410）+6-1/2”震擊器及撓性接頭+變扣（411×310）+4-3/4”鉆鋌1根+4-3/4”鉆鋌1柱+3-1/2”鉆桿

鉆壓1～4t，扭矩3.3～6.5kN*m@55RPM，排量28m3/h，泵壓0MPa，觀察返出干凈。12h，累計進尺2m。

下入打撈筒成功解卡，撈出電泵管柱。

5 結(jié)論

本文主要從罐裝系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和應用范圍出發(fā)，研究如何高效打撈遇卡后罐裝泵技術(shù)，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化和布齒方式來提高處理效率。

①套銑鞋選用超硬復合材料和合理的布齒結(jié)構(gòu)對淬硬的合金材料十分有效，可以增加銑齒強度，提高工具使用壽命;

②設(shè)計的套銑鞋結(jié)構(gòu)能夠快速有效的處理遇卡后的罐裝泵系統(tǒng)。

參考文獻：

[1]劉志鵬，曾恒，等.一種高效銑鞋的研制[J].石油鉆采工藝.2012，34（2）.96-98.

[2]張鐵茂.金屬切削學[M].北京：兵器工業(yè)出版社，1991.

作者簡介：

李勇（1986- ），2009年畢業(yè)于西安石油大學，中級工程師。