連續(xù)油管連接器研究與應用

侯建峰 吳正銀 蔡小虎

摘要：快速連接和解鎖脫手是此快速連接器在連續(xù)油管作業(yè)中所要解決的主要問題，以達到在使用的過程中能夠?qū)崿F(xiàn)快速連接和解鎖脫手的目的，在建立連續(xù)油管速度管柱應用當中起到很好的作用，提高連續(xù)油管作業(yè)效率和施工效益。

關(guān)鍵詞：連續(xù)油管 液壓 解鎖 連續(xù)油管連接器

一、前言

在油氣田生產(chǎn)中，連續(xù)油管作業(yè)具有搬遷安裝簡便快捷、效率高、費用低、可帶壓作業(yè)等特點，目前連續(xù)油管作業(yè)被廣泛應用于沖砂、氣舉、清蠟、酸化、打撈等作業(yè)中。施工前需使用連續(xù)油管連接器與井內(nèi)管柱相連建立通道，并且連接器需具備連接強度高、可拆裝等特點，以滿足連續(xù)油管在作業(yè)過程中升降、回收等操作的要求。

現(xiàn)用的連續(xù)油管連接器上、下接頭之間為螺紋連接，接頭兩端分別與連續(xù)油管和井內(nèi)管柱相連，拆裝時需轉(zhuǎn)動其中一只接頭來完成，使用不便。基于上述可知，提供一種連接力強、可拆裝的連續(xù)油管連接器是十分必要的。

二、連續(xù)油管連接器設計思路

該連續(xù)油管連接器包括上接頭和下接頭兩部分，并且下接頭與井內(nèi)其他管柱連通。其中，連續(xù)油管的端部被切割成多個瓣狀體，且每個瓣狀體末端上設置有凸起的臺階，上接頭下端的外壁上設置有多個與瓣狀體及其設置的臺階相配合的凹槽，連續(xù)油管穿入上接頭，同時端部的每個瓣狀體向外翻卷并卡入上接頭外壁上的凹槽內(nèi)，下接頭通過螺紋連接的方式套裝在上接頭上，并壓緊連續(xù)油管的瓣狀體，并且下接頭的內(nèi)壁上設置有與上接頭下端相抵的環(huán)形臺階。

在應用時，首先將連續(xù)油管作業(yè)車上的連續(xù)油管的端部與上接頭連接（即使連續(xù)油管套設在上接頭內(nèi)，并使連續(xù)油管端部的瓣狀體向外翻卷并卡入上接頭外壁上的凹槽內(nèi)），下接頭與井內(nèi)的管柱連接，然后將上接頭與下接頭螺紋連接，則建立起連續(xù)油管與井內(nèi)管柱之間的作業(yè)通道，然后進行相應的連續(xù)油管作業(yè);在回收連續(xù)油管時，將上接頭與下接頭拆開，以便于連續(xù)油管作業(yè)車移動至其他油井處進行其他連續(xù)油管作業(yè)。

三、關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1研發(fā)目的

我們研究所要解決的技術(shù)問題在于，設計一種避免使連續(xù)油管和井內(nèi)管柱轉(zhuǎn)動即可進行拆裝的連續(xù)油管連接器及其應用。從而通過該工具來實現(xiàn)連續(xù)油管與井內(nèi)管柱或井口快速連接，同時保證連接部位的密封與抗拉強度。

3.2連接器結(jié)構(gòu)及工作原理

初步設計結(jié)構(gòu)為：上接頭、下接頭，上芯管、下芯管、鎖緊件、解鎖件。該連接器主要利用具有多個鎖緊槽及解鎖槽的設計，使鎖塊進入相對應槽內(nèi)實現(xiàn)鎖緊和解鎖。

設計主要結(jié)構(gòu)共分為五級環(huán)形臺階，上接頭的外壁上為第一環(huán)形臺階，解鎖件內(nèi)壁上為第二環(huán)形臺階。解鎖件位于第一、二環(huán)形臺階之間。上芯管外壁上為第三環(huán)形臺階，彈性復位件位于第二、三環(huán)形臺階之間的上環(huán)形腔體內(nèi);鎖緊滑套內(nèi)壁上為第四環(huán)形臺階，下接頭外壁上為第五環(huán)形臺階，鎖緊滑套位于第四、五級環(huán)形臺階之間，并且在第四環(huán)形臺階與下接頭之間形成下環(huán)形腔體內(nèi)設彈性復件;輔助結(jié)構(gòu)設計有鎖緊滑套上端相抵的限位塊及多個驅(qū)動孔、泄壓孔。

圖中參數(shù)解釋如下：

現(xiàn)場使用連接時，將上接頭與連續(xù)油管連接，將下接頭與油氣井的井內(nèi)管柱連接，將上芯管插入下芯管內(nèi)后利用鎖緊件鎖緊實現(xiàn)連續(xù)油管和井內(nèi)管柱穩(wěn)定連接。需要回收連續(xù)油管時，通過控制解鎖件進行解鎖，進而使上、下芯管脫開，實現(xiàn)連續(xù)油管與井內(nèi)管柱的拆卸。

3.3主要關(guān)鍵技術(shù)

通過設置連續(xù)油管和井內(nèi)管柱連接的上接頭和下接頭及與上、下接頭連接的上芯管和下芯管、以及鎖緊件，實現(xiàn)不轉(zhuǎn)動管柱的前提下將連續(xù)油管和井內(nèi)管柱進行連接。通過控制解鎖件使上芯管從下芯管內(nèi)脫出，實現(xiàn)連續(xù)油管與井內(nèi)管柱斷開，便于連續(xù)油管的快速回收，并且可以使該連續(xù)油管連接器重復使用。最終要達到操作方便、不轉(zhuǎn)動管柱前提下實現(xiàn)連續(xù)油管與井內(nèi)管柱連接與拆分、能夠提高連續(xù)油管作業(yè)的效率、降低作業(yè)成本等特點，便于大規(guī)模推廣使用。

四、工具結(jié)構(gòu)性能分析

該裝置在設計最初，就以實現(xiàn)連續(xù)作業(yè)能夠快速、安全可靠的與井內(nèi)管柱連接為目的;所以裝置結(jié)構(gòu)部件的可靠性和安全性是必要解決的問題及研究的重點。

裝置中彈性復位件上部加裝了解鎖復位件，下部加裝了鎖定復位件，兩者在設計過程中重點計算兩者的工作載荷差值，通過兩者的載荷差值來計算解鎖壓力值范圍。

在裝置解鎖過程中，在管柱內(nèi)投入封堵球后，通過泵車給連續(xù)油管內(nèi)注入壓力液，壓力液首先通過裝置上部驅(qū)動孔進入解鎖滑套與上中心之間的活塞腔內(nèi)，這時液體壓力將會呈持續(xù)上升狀態(tài)，隨液體壓力上升，解鎖滑套下行，驅(qū)使上部彈性復位件彈簧壓縮。當壓力達到頂峰時，彈簧完全被壓縮，同時解鎖滑套驅(qū)動下部鎖定滑套向下移動，鎖定滑套驅(qū)使下部彈性復位件壓縮。

其隨壓力值的升高，解鎖滑套下行，彈性復位件受力壓縮，滑套下行加速，驅(qū)使下部鎖定滑套向下移動，從而釋放下部鎖定件。而在液體壓力反作用力下，上部中心管從下部中心管中脫出，以此來實現(xiàn)連續(xù)油管上部和下部的分離。

五、結(jié)論

該連續(xù)油管連接器通過論證表明，現(xiàn)場使用不僅可實現(xiàn)連續(xù)油管與井內(nèi)管柱快速、安全可靠連接與拆分，并且整體提高了連續(xù)油管車的施工效率和利用率。該連續(xù)油管連接器可以廣泛應用于沖砂、氣舉、打撈等多項連續(xù)油管工藝當中，用途廣泛，性能可靠。具有良好的應用效果及經(jīng)濟效益，可推廣使用。

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