石油系統(tǒng)井下作業(yè)常見工具操作方法分析

張亭　石海兵　黃芳銀

摘要：我國油田多數(shù)進(jìn)入了高含水開發(fā)采集階段，不僅增加了開采石油的難度，同時(shí)也給石油企業(yè)的快速發(fā)展帶來了很大的壓力。由于油田使用時(shí)間的不斷延長以及油田勘探開采工作的不斷深入，使得油田逐漸老化，油田的正常運(yùn)行不斷地出現(xiàn)問題，影響油田礦井采油的效率。本文主要對石油系統(tǒng)井下作業(yè)常見工具操作方法進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：開采石油;操作方法;井下工具;E型閥;RD和RDS閥;CHAMP封隔器

1石油系統(tǒng)井下作業(yè)

1.1井下作業(yè)的基本特征

在石油開采領(lǐng)域中，井下開采作業(yè)作為重要的石油開采工序，其相關(guān)工作也就十分重要。由于石油開采工作環(huán)境和技術(shù)的特殊性，使井下工作具有以下幾個(gè)基本特征：首先，人員流動(dòng)性大，這也導(dǎo)致其沒有較強(qiáng)的專業(yè)技能，作業(yè)質(zhì)量較低。其次，作業(yè)管理效率較低。石油井下作業(yè)工作量比較大，并且作業(yè)人員主要分布在井下各個(gè)區(qū)域，因此不能實(shí)現(xiàn)作業(yè)人員的集中管理。而且石油井下作業(yè)的工序十分復(fù)雜，環(huán)境更為復(fù)雜，一旦出現(xiàn)出發(fā)事故，也不能直接對以組為單位的作業(yè)人員內(nèi)進(jìn)行具體的追責(zé)，所以其作業(yè)管理水平較低。另外，由于井下工作會受到氣候、作業(yè)工具等因素的影響，不能固定具體的作業(yè)時(shí)間，導(dǎo)致其工作質(zhì)量受到嚴(yán)重影響。

1.2井下作業(yè)工具的設(shè)計(jì)原則

因?yàn)槭途伦鳂I(yè)的工作復(fù)雜且難度技術(shù)較高，所以在對井下作業(yè)常見工具的設(shè)計(jì)過程中要遵守幾點(diǎn)原則：首先，常見那工具必須具備較強(qiáng)的可靠性，能夠在高風(fēng)險(xiǎn)的作業(yè)環(huán)境下，進(jìn)行工作使用，要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)使用。其次，其要具備有較強(qiáng)的可維護(hù)性，使其在出現(xiàn)故障的情況下能夠較為便利的進(jìn)行檢修。因此，在設(shè)計(jì)過程中，要提高工作的靈活程度。隨著勘探的不斷深入，井越來越深、溫度壓力越來越高，部分井的井深、地層壓力、地層溫度分別達(dá)到了8000m、140MPa和200℃，進(jìn)入超深超高壓超高溫時(shí)代，原有的測試工具和配套已不能完全滿足勘探評價(jià)工作的需求，必須對原有測試工具和管柱體系進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，以提高測試工具和測試工藝的可靠性;通過對原有的測試工具進(jìn)行改進(jìn)形成了新的“四閥一封”、“五閥一封”測試工藝技術(shù)。該技術(shù)將有效的支撐超深超高壓超高溫井的測試技術(shù)，為三超井測試工藝提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。因此為適應(yīng)國內(nèi)進(jìn)行超高壓壓裂施工等工藝需要，針對51/2”套管就需要設(shè)計(jì)性能更加優(yōu)越的小規(guī)格大通徑耐高溫高壓的井下工具：比如4.133”E型差動(dòng)循環(huán)閥、4.133”RD和RDS閥、51/2”CHAMP封隔器。（1）4.133寸E型差動(dòng)循環(huán)閥的下接頭上端內(nèi)孔密封槽結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中循環(huán)外筒或者下接頭內(nèi)部的密封槽較深，不便于拆裝密封件的問題;將外筒循環(huán)孔和心軸循環(huán)孔的孔徑加大，解決循環(huán)外筒和循環(huán)心軸上的循環(huán)孔無法完全對正，影響循環(huán)作業(yè)的問題;將該工具的通徑增大到50mm，解決了該工具通徑較小，影響管串排布的問題。（2）51/2”CHAMP封隔器通過優(yōu)化水力錨卡瓦安裝在水力錨本體上的分布結(jié)構(gòu)，從而有效解決了整個(gè)管串排布問題的同時(shí)避免工具上躥的問題;水力錨安裝數(shù)量的增加，加之水力錨卡瓦帶動(dòng)合金齒外移后鑲嵌于套管內(nèi)壁上，從而使錨定力增大，即使封隔器座封后地層壓力增高，上頂力增加，也可防止工具上躥;（3）4.133寸RDS閥通過優(yōu)化密封結(jié)構(gòu)，提高密封效果，避免密封失效導(dǎo)致工具功能失效的弊端;該工具將常規(guī)的直孔傳壓優(yōu)化為60°的斜孔結(jié)構(gòu)，改變傳壓孔方向來改變液體進(jìn)入的方向，從而減緩對芯軸表面的沖蝕;該工具將常規(guī)的單密封槽結(jié)構(gòu)優(yōu)化為雙密封槽結(jié)構(gòu)，并采用OTP（O型圈+特氟龍支撐+PEEK支撐）密封組合的方式，既能將耐壓強(qiáng)度提高30%，又能隔離泥漿進(jìn)入工具內(nèi)狹小細(xì)縫內(nèi)而影響芯軸下行，為芯軸下行后使球閥完全打開提供條件;將心軸外圓設(shè)計(jì)成螺紋，有利于增大密封空間，使得同樣的流體進(jìn)入減緩心軸下行速度，確保球閥正常關(guān)閉;該工具結(jié)構(gòu)簡單，密封效果好，增大工具孔徑來改善通管串排布受限的弊端。

2石油井下作業(yè)“五閥一封”測試工藝常見工具操作方法

2.1E型差動(dòng)循環(huán)閥

針對51/2”套管，4.133寸E型差動(dòng)循環(huán)閥是一種投球后，管柱內(nèi)加壓操作可關(guān)閉循環(huán)孔的循環(huán)閥，長作為酸壓作業(yè)中的替液閥使用;循環(huán)作業(yè)過程中循環(huán)孔始終處于開啟狀態(tài)，循環(huán)作業(yè)完成后，從井口將一只鋼球投入油管內(nèi)，用泵車以一定的排量和壓力向油管內(nèi)連續(xù)連續(xù)注入液體從而使循環(huán)孔關(guān)閉，球座釋放使鋼球通過通徑自由下落，該工具在使用過程中，一旦循環(huán)孔關(guān)閉將無法再次打開。

2.2RD和RDS閥

針對51/2”套管，4.133寸RDS閥是一種用于套管井內(nèi)靠環(huán)空壓力操作的一次性全通徑安全循環(huán)閥，通過環(huán)空加壓使破裂盤破裂，環(huán)空壓力進(jìn)入破裂盤孔內(nèi)推動(dòng)心軸下行，關(guān)閉球閥，同時(shí)循環(huán)孔打開，從而形成循環(huán)通道;此工具主要用于在地層測試結(jié)束時(shí)封隔油氣層并進(jìn)行循環(huán)作業(yè)，同時(shí)該閥的球閥和測試閥的球閥之間圈閉一段地層流體樣品。在井下作業(yè)中，該閥被關(guān)閉后將不能再次打開;做為安全閥，可以在測試期間的任一時(shí)刻操作該工具，以封堵測試管柱;將RDS閥的球閥部分卸去，換上一個(gè)下接頭，此工具就變成一個(gè)單作用的RD閥。

2.351/2”CHAMP封隔器

51/2“”CHAMP封隔器是一種帶有同心旁通的墻掛式可回收封隔器。當(dāng)下入井中時(shí)，旁通保持打開狀態(tài)直到卡瓦被控制卡瓦滑套的J型槽坐封。旁通通過一個(gè)平衡活塞來保持關(guān)閉，這個(gè)平衡活塞主要利用工作管柱的壓力在上密封套上產(chǎn)生一個(gè)向下的力來防止旁通被抽吸打開。水力錨卡瓦錨定可以防止工具被抽吸到井外。旁通使所有吸入的液體在工具下端流動(dòng)。在封隔器底部循環(huán)期間，這個(gè)設(shè)計(jì)特征可以防止傳統(tǒng)旁通不小心打開。另外，當(dāng)膠筒通過套管的干涉點(diǎn)時(shí)，如果膠筒不小心暫時(shí)密封，CHAMP封隔器旁邊的循環(huán)不會被打斷。

3做好油井系統(tǒng)井下作業(yè)常見工具的管理措施

3.1加強(qiáng)井下工作現(xiàn)場的人員相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)

在井下作業(yè)過程中常常存在著工作人員不按規(guī)定操作工具，導(dǎo)致井下作業(yè)工具損壞的現(xiàn)象。井下作業(yè)工具一旦損壞就會影響工期，如果是小故障，工作人員可以自己解決，如果是大問題就必須等待專業(yè)的檢修人員，但是對于偏遠(yuǎn)的工作地區(qū)，等待專業(yè)的工作人員來檢修，是非常影響工作效率的，如果故障總出現(xiàn)，專業(yè)檢修人員心理上也會反感。為了避免這些操作上不必要的麻煩，應(yīng)加強(qiáng)井下工作人員的培訓(xùn)，提高他們的責(zé)任心和安全意識。

3.2加強(qiáng)井下作業(yè)工具的操作管理

培訓(xùn)過程中也要對工作人員普及井下作業(yè)工具的基本專業(yè)知識，使他們知道每個(gè)小零件的重要性，不要在工作過程中隨便動(dòng)每一個(gè)零部件，合理規(guī)范的操作設(shè)備，嚴(yán)格強(qiáng)調(diào)工人要按標(biāo)準(zhǔn)要求操作井下作業(yè)工具，盡量降低工具的故障率，確保井下作業(yè)安全順利的進(jìn)行。對于違規(guī)操作者進(jìn)行相應(yīng)的懲罰或警戒，對于井下作業(yè)現(xiàn)場管理既要考慮環(huán)境限制又要有嚴(yán)格的規(guī)章制度。

4結(jié)語

綜上所述，隨著石油企業(yè)的發(fā)展以及工業(yè)對石油的需求不斷增加，有效的管理石油系統(tǒng)井下作業(yè)操作工具的操作方法，對于提高井下作業(yè)的安全性，降低作業(yè)難度是非常有用的一種對策，尤其是在采油難度越來越大，儲油層石油越來越少的情況下，保障油井、礦井開采和采集的安全性是非常重要的。所以，要對操作方法熟練掌握，能夠有效的提升石油資源開采的工作效率和石油質(zhì)量，并且能夠有效的保證其工作的安全性。

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