油田井下作業(yè)工具的質(zhì)量檢驗

＊藺廣麗 白強

（延長油田股份有限公司吳起采油廠 陜西 717600）

社會快速發(fā)展過程當中，對于石油能源的需求量日益增加，促使能源的開發(fā)力度也不斷加大。無論是石油能源的開采，還是天然氣能源的開采都屬于油井作業(yè)重點環(huán)節(jié)，作業(yè)質(zhì)量關系油井生產(chǎn)安全和效益。井下作業(yè)階段，利用的工具數(shù)量多、種類豐富，因為工具的使用是維持油田整體生產(chǎn)力進行的基礎支撐。所以，落實作業(yè)機具質(zhì)檢技術(shù)的運用，才能確保機具質(zhì)量能夠達到要求，將影響油田作業(yè)質(zhì)量問題解決。在作業(yè)工具質(zhì)檢環(huán)節(jié)，需要嚴格按照行業(yè)規(guī)范和工具性能參與檢驗，把握關鍵設備的檢驗質(zhì)量，為油井作業(yè)的順利實施奠定基礎。

1.油田井下作業(yè)選擇的工具

對于油田的井下作業(yè)，工具選擇十分重要，應根據(jù)設備生產(chǎn)需求，選擇和設備配套工具，保證工具選擇合乎實際情況，才能確保井下作業(yè)順利實施，作業(yè)工具結(jié)構(gòu)需要穩(wěn)定，才能提高采油安全性。注意地面工具質(zhì)量問題，如偏心配水器的密封問題，還應該對偏孔密封性、堵塞器密封性進行全面檢測，保證檢測試驗能夠反復進行，對于試驗數(shù)值準確計算，提高井下工具穩(wěn)定性。以上為井下工具的選擇要求，通過工具檢測，了解其安全性能和工作效率，從而對作業(yè)工具使用壽命全面計算，科學評估，控制運行成本這前提下，選擇狀態(tài)好、經(jīng)濟性良好的工具，保證井下作業(yè)能夠穩(wěn)定運行。

2.油田井下作業(yè)工具質(zhì)檢內(nèi)容

(1)外觀檢測

油田生產(chǎn)過程，井下作業(yè)工具檢測重點需要做好外觀、性能等方面檢測。從外觀檢測角度分析，就是利用肉眼觀測方式對于工具是否存在質(zhì)量缺陷進行檢驗。觀察工具外表是否有防腐層脫落問題，防腐層是否有氣泡，連接件是否存在損傷、老化或者損壞各種情形。利用手部動作對于井下工具采取模擬檢驗，判斷工具運行靈活與否。檢測過程中，還可以使用卡尺對于工具特定位置尺寸進行檢驗，嚴格按照工具設計圖當中記錄數(shù)據(jù)，結(jié)合實際的測量結(jié)果，對于工具使用過程磨損程度進行判斷，準確記錄檢測數(shù)據(jù)，保證工具各部分尺寸能夠達到設計要求。同時，還可利用千分尺，包括外徑型、內(nèi)徑型兩種，相互配合完成檢測任務，科學檢測，才能獲得精準的檢測結(jié)果。

(2)性能檢測

對于工具進行性能檢測，主要是通過操作使用，對于其性能加以測試，還可對井下工況進行模擬，根據(jù)實際運行場景來檢測。工具的裝配嚴格按照作業(yè)實況完成，使用試壓泵對于整體環(huán)境進行打壓，保證10min之內(nèi)，試壓泵的壓力在20～25MPa之間，重復進行3次打壓。在測試過程，若工具滲透，即可判斷存在質(zhì)量缺陷，需立即更換，維修處理。針對井下橡膠件，以油浸試驗方式質(zhì)檢，對井下溫度環(huán)境進行模擬，浸泡檢測試件，時間72h，借助正向、反向等打壓方式，控制壓力20MPa。同時，測試過程，若橡膠件出現(xiàn)起皮或者裂口現(xiàn)象時，代表其有質(zhì)量問題，不可應用參與生產(chǎn)。

3.油田井下作業(yè)質(zhì)量檢驗技術(shù)應用

(1)抽油泵質(zhì)檢

在井下生產(chǎn)過程，抽油泵屬于常用裝置，利用該裝置能夠發(fā)揮機械動力，將油井中的石油向地面抽取。抽油泵組成部分包括出油閥、泵筒、進油閥、柱塞等，工作過程通過活塞變化將油泵中的壓力改變，實現(xiàn)采油。工作階段，上沖程活塞運動方向向上，下沖程活塞運動方向向下，通過活塞向上方運動，減小泵體內(nèi)部壓力，使其容量增加，原油也可以抽入泵中，井口有液體排出。當活塞運動方向向下的時候，抽油泵壓力增加，原油會從地底抽出地面。如若抽油泵本身質(zhì)量不合格，就會影響抽油進度，給開采企業(yè)帶來經(jīng)濟損失，所以，井下開采作業(yè)進行之前，需要對抽油泵展開質(zhì)檢。

①檢查要點

第一，對于抽油泵的密封性進行檢查，重點對于閥座、閥球等位置密封性進行檢查，因為以上結(jié)構(gòu)密封性是否良好決定著油泵使用穩(wěn)定和安全。倘若結(jié)構(gòu)密封不良，井下開采就會出現(xiàn)油泵漏氣問題，導致泵內(nèi)壓力受到影響而變化，威脅抽油泵安全使用。抽油泵螺紋受損情況，本身質(zhì)量都是影響工具質(zhì)量的重點。油泵零件及密封面作業(yè)環(huán)節(jié)，工具的承壓強度、密封性不符合工作要求，就會影響使用者安全。因此，要注意質(zhì)檢技術(shù)的應用。

第二，檢驗泵筒中柱塞性能，考慮抽油泵內(nèi)柱塞是維持泵桶順利運轉(zhuǎn)的核心部件，柱塞有缺陷，油泵桶、抽油泵等使用也會存在“卡頓”這類問題，對于石油開采質(zhì)量造成嚴重影響，所以還需對柱塞性能進行檢驗，判斷泵筒當中柱塞可否穩(wěn)定運行，無卡頓即為合格。

第三，對泵總成的密封、承壓力展開試驗，確保檢測過程能夠得到抽油泵螺紋、密封性、密封面以及零件的承壓強度相關數(shù)據(jù)，達到標準才可投入使用。

②檢查流程

檢泵過程可以采取熱洗措施，結(jié)合油井是否有結(jié)蠟問題，來判斷洗井操作是否有必要。同時，洗井操作開始時，還需控制洗井液污染地層的問題。新井在下泵操作以前，應選擇正確操作完成洗井工作，在此階段，用水量需為井桶容量2倍，水溫55～60℃。壓井操作應根據(jù)地層靜壓，合理選擇洗井液密度，注意排量450L/min以上，待壓井操作完成以后，將井口打開，液體無“外溢”現(xiàn)象代表合格。按照油井地層壓力，結(jié)合井度等，選擇壓井液密度，設定附加系數(shù)是10%～15%，壓井量為容量2.0倍。檢泵操作階段，需反循環(huán)展開操作壓井，經(jīng)過熱洗后，向其中添加壓井液，“停泵”問題不能出現(xiàn)，壓井操作前，質(zhì)檢人員需要對井口泵壓情況展開全面、細致觀察，不可造成井漏或者井噴等問題。

先將原井活塞和抽油桿工具起出，并對桿件是否有變形問題進行檢查，彎曲、損傷也是質(zhì)檢要點。如果存在，不得下井，立刻更換。油井如果需要安裝開節(jié)器和脫節(jié)器，開啟首根抽油桿之時，需使其緩慢提起，使脫節(jié)器可順利脫開，此時，泄油器也可打開，遇到阻礙的時候，不得盲目硬拔，防止抽油桿變形，發(fā)生井下落物這類問題。當抽油桿和活塞相關操作開啟后，應選擇4根油管，抽油桿10個1組碼放整齊，控制抽油桿懸空端長度＜1m，和地面間距在0.5m以上。在封井器、拆井口等安裝操作方面，選擇FZ18-21型號工具作為研究案例，操作階段，應該先試壓，保持壓力21MPa，并且穩(wěn)壓30min，如果壓力降低值不足0.7MPa，則代表合格。

原井管柱起出，需要對管柱進行全面檢查，明確檢泵原因。嘗試將油管頭提起，當載荷處于常態(tài)時提起管柱，若井下管柱存在“被卡”情況，在高載荷情形之下，管柱載荷不能高于游動系統(tǒng)或者井架等結(jié)構(gòu)的安全載荷。油管錨在管柱上安裝之時，需保證錨爪、套管分離，井下管柱的上方需設置封隔器時，可先解封，如果管柱有活門，經(jīng)過上提1次有不嚴問題發(fā)生，應多活動幾次，將其關閉。根據(jù)《油井修井作業(yè)井場布置規(guī)范》QCNPC-CQ3308-2007要求，操作階段穩(wěn)步操作，起管柱階段無刮、碰等問題。油管橋搭建，根油數(shù)量需超過3根，所有油管需使用5個以上橋架搭設，先將油管置在橋管上方，保證整齊碼放，接箍朝向井口，懸空端的長＜1.5m，和地面相距超過0.3m。

圖1 完井示意圖

探?jīng)_砂階段，根據(jù)SY/T5587.5-2004《油水井常規(guī)作業(yè)規(guī)程井下作業(yè)井筒準備》執(zhí)行。油管下方需要采取探?jīng)_砂處理，沖砂到人工井底，直到含砂量不足0.2%就可停止，使管柱上提30m，沉砂4h，無砂代表合格。沖砂之前探砂2次，距離砂面2m的時候，就可打開循環(huán)泵，控制鉆壓5～10kN，排量超過400L/min，當充砂到預定深度以后，洗井到井口沒有砂的時候，沉砂時間4h，對于砂面進行復探，無砂則代表合格。通井操作注意下放速度在20～30m/min，和油層井上方相距50m位置的時候，對于下放速度進行控制，保持 5～10m/min即可。所有新井在下泵施工以前，一定要采取通井操作。注意通井的外徑需要小于套管內(nèi)徑6mm左右，長度在0.5m以上。井管安裝結(jié)束以后，根據(jù)示意圖完成生產(chǎn)管柱的組配、管柱示意圖如1所示。

油管和抽油桿的質(zhì)檢都可以利用蒸汽進行清洗，保證抽油桿、油井管相關工具的清潔性。質(zhì)檢階段，若發(fā)現(xiàn)桿體彎曲、螺紋損壞、桿體磨損嚴重、接頭磨損嚴重、抽油桿變形等質(zhì)量問題，禁止下井。質(zhì)檢過程，無論是抽油桿的丈量，還是油管的丈量，都需進行3次，注意及時記錄，控制誤差小于0.02%。井下工具的組裝應該合理設計，檢驗工具與合格證明，實物采取三對口檢查，全方位復核，確定沒有差錯之后才能下井。注意下井油管的螺紋需要徹底清洗，之后涂抹密封脂。注意下油管階段，加壓需平穩(wěn)，盡可能保證“不頂”“不飛”，不會將油管壓彎。在井口位置，需要設置防掉和防噴等措施，保證管柱下放順利。

如果需要利用液壓油管鉗進行上扣，不可出現(xiàn)偏扣問題，以免上緊矩過大，對于油管螺紋采取保護措施。針對封隔器和油管錨等工具，應該按照操作規(guī)程對油管進行錨定，并設置封隔器。井口座位置配件齊備，各部位需要均勻連接螺絲，以免發(fā)生滲漏問題。試壓階段，使用清水整體試壓，壓力控制在6～10MPa之間，穩(wěn)壓30min，壓降在0.5MPa以內(nèi)即為合格。下抽油桿需要根據(jù)完井示意圖標識匹配抽油桿、活塞等部件。安裝之前，對于抽油桿螺紋、接觸斷面進行檢查，并做好清洗工作，根據(jù)技術(shù)規(guī)程完成抽油桿緊矩。活塞需要緩慢下放，使其能夠快速到泵筒當中，將脫節(jié)器對接好，注意對接以后提抽油桿不可超高，預防脫節(jié)器脫開。

(2)封隔器質(zhì)檢

由于封隔器是存在于尺寸管柱、尺寸管柱之間的隔絕層，能夠?qū)μ坠苄纬杀Ｗo。因此，封隔器屬于石油開采行業(yè)重點工具之一，其良性運行可以形成隔油層，對于油田開發(fā)整體有重要影響。封隔器使用階段，其質(zhì)量可能受到形狀、尺寸等方面誤差的影響。因此，如果井下作業(yè)開始階段，封隔器的零件出現(xiàn)形狀或者質(zhì)量缺陷，就會導致嚴重安全問題，造成極大經(jīng)濟損失。封隔器生產(chǎn)需要根據(jù)國家規(guī)定進行，利用精密儀器輔助生產(chǎn)，確保工具生產(chǎn)質(zhì)量。

考慮封隔器主要應用在井下的注水、堵水工藝當中，屬于井下作業(yè)重點工具類型之一，能夠?qū)⒂蛯臃指?，令各管柱和井眼間出現(xiàn)隔絕層，在井下作業(yè)功能十分重要。對于其進行檢驗，應該注意裝配零件的檢測，封隔器當中使用的零部件種類較多，無論是零件尺寸，還是零件形狀都可能出現(xiàn)誤差情況。要分析誤差是否能夠達到檢測要求，保證封隔器性能達到要求。井下作業(yè)，封隔器質(zhì)量和形狀必須達到標準，檢測過程按照規(guī)范要求，選擇電感測微儀，對于其同軸度和圓度指標進行檢測，利用計算機完成相關數(shù)據(jù)的采集，保證測量結(jié)果準確，提高檢測過程分析效率。通常而言，封隔器的基準軸線，同軸度同軸情況相對理想，所以，對于圓柱同軸度進行測量可選擇基準軸線，將其作為公共軸線，并對檢測截面加以分解，變?yōu)椴煌孛鎴A形，對于圓心程度、基準軸間距進行準確測量。因為圓柱同軸度為測量距離二倍，對其同軸度、圓度的檢測，可選擇小二乘圓法輔助測量，提高測量結(jié)果的準確性。測量期間，還可選擇電感測微儀，判斷結(jié)構(gòu)尺寸的細微變化，獲取工件厚度和內(nèi)外徑測量值，以此對于工具的直線度、平行度和橢圓度全面分析，了解其使用過程是否會出現(xiàn)徑向跳動的問題。

在現(xiàn)場組裝結(jié)束以后，要對其展開試壓檢驗，將試壓管線連接，根據(jù)設計圖、組裝實況和井下作業(yè)需求，完成試壓操作。試壓階段，工作人員不可從試壓區(qū)離開。先將試壓設備開啟，封隔器座封時，可將其壓力設定為15MPa，持續(xù)5min，如果沒有出現(xiàn)滲漏問題，代表其質(zhì)量合格。測試結(jié)束以后，還需將與之相連的套管拆卸，組裝零件，如果原來零部件可恢復至原來狀態(tài)，無變形問題出現(xiàn)，代表封隔器的性能可達到要求。

除此之外，為了確保油田井下相關作業(yè)順利進行，工具能夠正常投用，日常檢測工作必不可少，同時，還需采取保養(yǎng)措施，對于不同類型工具采取涂油、檢修以及清潔操作，確保工具使用壽命。

(3)打撈工具質(zhì)檢

井下作業(yè)還需要重點對打撈工具采取質(zhì)檢措施。只有對工具質(zhì)量進行科學的質(zhì)檢，才能將設備功能充分發(fā)揮，保證作業(yè)效率和安全。通常而言，井下開采深度可達數(shù)千米，井斜度也相對較高，約在75°～80°，所以，為了確保石油開采質(zhì)量，需要對鉆井進行及時清理。打撈工具通常選擇SW-150型號，此類打撈筒能夠?qū)⒙溆诰碌男⌒偷袈湮锎驌粕蟻?，從而減少油井的維修次數(shù)，還能節(jié)約作業(yè)成本。此類型打撈筒是原有打撈工具發(fā)展而來，因為落在油井中的物件形態(tài)特征各異，因此可以選擇彈性好、韌性強鋼絲，將打撈筒改造，并在桶中安鋼絲束，從而組成截止裝置，使落物能夠通過引鞋進入到打撈筒，通過截止處利用材料彈性特點，能打撈成功率不斷提升。井下作業(yè)利用此類型打撈筒需要將油管與打撈筒上接頭連接，打撈筒應該和套管內(nèi)頂接觸，保證筒內(nèi)截止裝置能夠?qū)⒙湮锘芈纷钄啵A防落物和工作筒之間脫離。由于打撈筒屬于環(huán)環(huán)相扣結(jié)構(gòu)，其中任何零件存在問題，都會對其作業(yè)進程產(chǎn)生影響，所以應重點對打撈筒零件全面檢查。

4.結(jié)束語

綜上分析，油田井下工作的開展，對于作業(yè)工具質(zhì)量要求很嚴格。工具檢測務必要根據(jù)行業(yè)標準和國家規(guī)范執(zhí)行，注意重點工具如抽油泵、封隔器以及打撈工具等，定期按照質(zhì)檢要求，完成工具質(zhì)量的檢驗，使石油開采整個過程順利進行，提高井下作業(yè)安全性，為行業(yè)得以持續(xù)發(fā)展提供支持。