745-5節(jié)流器故障原因與解決方案

張曉峰

摘要：本文結(jié)合油田生產(chǎn)現(xiàn)狀，分析745-5 節(jié)流器產(chǎn)生故障的原因，通過較小的技術(shù)改進(jìn)，增大745-5節(jié)流器的開啟壓力和耐壓性能，擴(kuò)大了該工具的應(yīng)用范圍，通過運(yùn)用于實(shí)際生產(chǎn)，取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：節(jié)流器;故障;驗(yàn)井口;驗(yàn)套;解決;改進(jìn);現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用;效益評(píng)價(jià)

一、問題提出

745-5節(jié)流器（以下均簡(jiǎn)稱為節(jié)流器），結(jié)構(gòu)由上接頭、調(diào)節(jié)環(huán)、隔環(huán)壓縮彈簧、中心管、單流閥、閥座接頭等組成。原用途是用于分層注水，現(xiàn)主要用于油、水井驗(yàn)井口、驗(yàn)套等施工。

在油、水井作業(yè)施工中，驗(yàn)井口、驗(yàn)套施工是必不可少的作業(yè)內(nèi)容，節(jié)流器是采油、注水井驗(yàn)井口、驗(yàn)套施工作業(yè)中使用最廣泛的井下工具，也是決定施工作業(yè)成敗的關(guān)鍵工具。我廠目前共有油水井840多口，每年作業(yè)施工需要驗(yàn)井口、驗(yàn)套使用745-5節(jié)流器200多套。因作業(yè)施工技術(shù)要求變化，驗(yàn)井口施工試壓大幅提高后，頻繁發(fā)生多井次節(jié)流器中心管的斷脫、變形、封隔器坐封不完全等原因造成驗(yàn)井口、驗(yàn)套作業(yè)失敗，通過查閱《井下工具使用臺(tái)帳》、《井下工具回收拆卸記錄》等日常工作資料發(fā)現(xiàn)：6個(gè)月共使用節(jié)流器98套，發(fā)生故障14井次，節(jié)流器使用平均故障率高達(dá)14.2%，節(jié)流器故障率高已嚴(yán)重影響了采油生產(chǎn)，達(dá)不到采油工藝要求。

745-5節(jié)流器屬于可修復(fù)多次使用工具，，平均每套下井重復(fù)使用的次數(shù)在5次以上。由于重復(fù)修復(fù)使用次數(shù)較多，加之該型號(hào)節(jié)流器原來是應(yīng)用于分層注水使用，其閥座開啟壓力僅為0.7-1.2MPa。為了驗(yàn)證是否因?yàn)榧悠饋黹y座開啟壓力低導(dǎo)致作業(yè)失敗，我們先對(duì)封隔器試壓30MPa、20MPa、10MPa、8MPa、5MPa，然后測(cè)量封隔器的膠筒壓縮距離分別為60mm、60mm、60mm、60mm、54mm，由此說明，由于井下情況的特殊性，部分封隔器在節(jié)流器開啟時(shí)還沒有完全坐封，從而造成封隔器失效，驗(yàn)套（井口）作業(yè)返工。說明節(jié)流器開啟壓力低是造成封隔器坐封不完全，導(dǎo)致施工作業(yè)失敗的主要原因，因此，提高節(jié)流器的開啟壓力是首先要解決的問題。為了用作驗(yàn)套、驗(yàn)井口施工，將開啟壓力調(diào)節(jié)到了5-8MPa，但是在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)套、驗(yàn)井口施工時(shí)，400型水泥車壓力難以準(zhǔn)確控制，試壓時(shí)瞬間壓力超過40MPa（節(jié)流器理論承壓載荷為30MPa），造成節(jié)流器頻繁損壞。

經(jīng)拆檢已報(bào)廢8套節(jié)流器發(fā)現(xiàn)：其中6套中心管變形而報(bào)廢，另2套因中心管絲扣斷脫發(fā)生節(jié)流器落井事故。通過對(duì)斷脫的中心管測(cè)量，發(fā)現(xiàn)中心管斷裂部位壁厚不足2mm。分析認(rèn)為節(jié)流器中心管壁薄、承壓強(qiáng)度低是造成節(jié)流器報(bào)廢、中心管斷脫事故的主要原因;在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)施工易發(fā)生封隔器未完全坐封節(jié)流器就開啟，造成驗(yàn)套、驗(yàn)井口作業(yè)失效。為達(dá)到驗(yàn)套、驗(yàn)井口施工中封隔器完全坐封后節(jié)流器再打開的效果，現(xiàn)有節(jié)流器開啟壓力僅5MPa已無法滿足現(xiàn)場(chǎng)需要。

二、工作原理

施工時(shí)，在節(jié)流器上部聯(lián)接水力壓縮式封隔器、下部聯(lián)接底部球座，水力壓縮式封隔器上部聯(lián)接油管柱。將聯(lián)接好的管柱下放到預(yù)定高度，從油管柱內(nèi)打壓6～8MPa ，封隔器坐封，液流經(jīng)節(jié)流器中心管的水槽作用單流閥，單流閥壓縮彈簧而離開閥座接頭，閥門打開，節(jié)流器閥頭開啟，水流進(jìn)入要檢驗(yàn)的管柱，繼續(xù)打壓至35MPa，檢驗(yàn)井口、套管是否合格。

三、解決方案：

為解決節(jié)流器中心管變形、斷脫、開啟壓力較低等問題，通過對(duì)節(jié)流器中心管進(jìn)行測(cè)量：中心管外徑為73mm、內(nèi)徑為63mm，本體壁厚為5mm，絲扣處壁厚僅2mm;其彈簧外徑為18mm。經(jīng)測(cè)量并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)施工要求反復(fù)試驗(yàn)，對(duì)節(jié)流器進(jìn)行以下改進(jìn)改進(jìn)：

1、將中心管外徑改為66mm，內(nèi)徑減少到46mm，兩端連接絲扣由2寸半平式油管改為2寸加大油管扣，使其本體壁厚達(dá)到10 mm，絲扣處壁厚達(dá)到7mm，節(jié)流器的承壓強(qiáng)度由30MPa提高到40MPa以上。加厚中心管內(nèi)通徑為46mm，與封隔器內(nèi)通徑相同，不影響液流通過;節(jié)流器中心管尺寸雖進(jìn)行改進(jìn)，但加工工藝不變，工作性能得到大幅提高，可以有效避免節(jié)流器斷脫、中心管變形等問題，并且為下一步的彈簧改進(jìn)留下了余地。

2、節(jié)流器彈簧由直徑18mm增加到22mm，彈簧彈力增加可以使節(jié)流器開啟壓力由5MPa提高到8-10MPa，承壓強(qiáng)度由30MPa提高到40MPa以上，確保封隔器完全坐封后節(jié)流器開始工作。彈簧直徑加粗，但最大外徑為113mm，與改進(jìn)前節(jié)流器最大外徑一致，最小內(nèi)徑雖然比改進(jìn)前縮小，但改進(jìn)的中心管的內(nèi)徑有所縮小，因此，不影響工具組裝使用。

節(jié)流器結(jié)構(gòu)尺寸雖進(jìn)行改進(jìn)，但加工工藝不變，該項(xiàng)改進(jìn)由生產(chǎn)廠家按要求加工，因此不需要額外增加成本。

四、現(xiàn)場(chǎng)中的應(yīng)用

1、經(jīng)濟(jì)效益

1）節(jié)流器中心管及彈簧的改進(jìn)，可要求生產(chǎn)廠家按要求加工，因此不需要額外增加成本。

2）每年可以減少斷脫事故6-8井次，減少驗(yàn)套、驗(yàn)井口作業(yè)封隔器失效8井次，按一次打撈作業(yè)費(fèi)用2.1萬元平均5-6次打撈成功，每次驗(yàn)套、驗(yàn)井口費(fèi)用0.7萬元計(jì)算，可減少作業(yè)成本67.5萬元;

3）可以減少打撈作業(yè)時(shí)間每井次5-8天左右，按每口井平均產(chǎn)油1.5噸計(jì)算，可累計(jì)減少45噸油的損失，按每噸油0.4815萬元計(jì)算，每年可實(shí)現(xiàn)增效21.67萬元。

4）中心管加厚可避免作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)高壓造成中心管變形報(bào)廢問題，使節(jié)流器重復(fù)修復(fù)使用次數(shù)提高到每套8-10次，按照每套節(jié)流器1138元計(jì)算，每年可以多修72套，節(jié)約成本8.19萬元。

每年共計(jì)可以節(jié)約97.36萬元。

2、社會(huì)效益及應(yīng)用情況

改進(jìn)后的節(jié)流器在工作過程中，可以有效避免節(jié)流器斷脫、中心管變形、封隔器驗(yàn)套、驗(yàn)井口失效等問題，可提高作業(yè)時(shí)效、減少油水井站產(chǎn)時(shí)間，具有較好的社會(huì)效益。截止目前，改進(jìn)后的745-5節(jié)流器全面應(yīng)用于我廠的驗(yàn)井口驗(yàn)套施工作業(yè)中已下井使用400多井次，使用效果良好。