液壓可退式可洗井可泄流撈脫器研制

甘樹明，昝恒毅，陳俊國，楊 冰，程連文，楊戰鵬，趙 娜

（河南油田分公司 石油工程技術研究院，河南 南陽473132）

目前，生產現場應用的大通徑封隔器設計了解封環等解封打撈機構，與常規的打撈矛等配套使用，實現對封隔器的解封和順利打撈，以保證其他后續生產措施的實施。但在封隔器和管柱解封打撈過程中，由于封隔器砂卡、工具配件遇高溫使尺寸變形和設計、加工、熱處理強度不足等意外因素，打撈封隔器時產生意外損傷破壞了原有工具的解封機構和打撈機構，致使封隔器無法使用常規打撈矛［1－3］實現打撈，影響了后續措施的正常實施，降低井筒作業效率，影響油井產量和開采效益。解決辦法是把大通徑封隔器的原有解封機構通過油管重新送至井下封隔器原設計位置，同時實施二次作業，才能實現封隔器的順利解封打撈。

為解決這一問題，河南油田分公司石油工程技術研究院研制了液壓可退式可洗井可泄流撈脫器，通過工具把解封機構帶入井下封隔器解封機構的設計位置，通過地面液壓坐卡，恢復解封機構性能，實現對封隔器的打撈解封。另外，還可以實現遇阻時順利退出，可邊沖砂邊打撈，起出管柱時通過液壓實現泄流而不污染地面。10井次的中間井試驗表明，坐卡壓力為7MPa，泄流壓力為15MPa，最大上提載荷200kN。同時現場試驗3口井，工藝成功率100%，有效解決了大通徑封隔器二次解封打撈的難題，取得了良好的使用效果。

1 技術分析

1.1 結構

液壓可退式可洗井可泄流撈脫器主要由液壓坐卡和洗井部分、液壓泄流部分、旋轉可退部分組成，其結構如圖1所示。

圖1 液壓可退式可洗井可泄流撈脫器結構

液壓坐卡和洗井部分由活塞、擋球座、鋼球、坐卡剪釘和解封打撈體組成，實現工具液壓坐卡和洗井。

液壓泄流部分由上接頭、泄壓剪釘、滑套組成，實現工具的液壓泄流。

旋轉可退部分由連接套和下連套組成，實現工具遇阻時旋轉退出。

1.2 工作原理

把液壓可退式可洗井可泄流撈脫器連接在施工管柱下送到封隔器原解封機構處，地面從油套環空加液壓洗井，封隔器上方的臟物在液流沖擊下，從活塞內孔、鋼球和擋球閥處帶出地面。改為從油管加液壓，活塞在液壓力作用下，液壓可退式可洗井可泄流撈脫器剪斷坐卡剪釘，活塞下移，撐開液壓可退式可洗井可泄流撈脫器所帶解封打撈機構，進入封隔器內設計位置并鎖緊。

繼續加壓，液壓可退式可洗井可泄流撈脫器泄流剪釘剪斷，滑套下移至連接套處被擋住，同時油套連通，實現泄流。

如果解封載荷太大無法順利上提解封，可正轉管柱，連接套和下連套處因設計反扣退開，上接頭、下連套和滑套等機構隨管柱上提出地面，留井部分可采用其他措施進行處理。

1.3 性能特點

1） 活塞和預解封機構設計了自鎖角，坐卡完成時鎖緊性能可靠安全，承受上提載荷能力強。活塞和預解封機構自鎖性好，是保證鎖緊和解封打撈的前提條件；若在解封打撈過程中鎖緊力不夠，將導致解封打撈失敗。根據液壓自鎖原理，經過設計優化和多次試驗，設計自鎖角10°左右，保證了工具的鎖緊性能，防止封隔器解封打撈后二次丟脫。

2） 坐卡后泄流，防止管內流體污染油井地面，安全保護環境。保護地面環境是井下工具設計最為關鍵的功能之一，工具結構必須具有防地面污染性能。工具液壓坐卡順利解封打撈柱和封隔器配套工具后，通過再次地面增大液壓，打開泄流通道，使油套連通，保證施工管柱內的流體流入井底，防止流體在施工管柱上提過程中流到地面而污染地面環境。

3） 遇阻時可旋轉管柱退出，實現安全作業。封隔器解封打撈時，一般會順利起出；但對于長期封堵的封隔器，也會因砂堵等原因造成解封打撈載荷極大，以至于使打撈管柱無法順利起出地面，極有可能造成大修事故。此工具設計有安全脫出機構，當遇到無法順利起出解封打撈管柱時，可正轉管柱，因脫出機構和打撈機構設計為反扣連接，實現解封結構和撈取機構的順利脫開，防止因無法脫開造成大修。

1.4 主要技術參數

適應溫度 150℃

坐卡壓力 7MPa

泄流壓力 15MPa

最大上提載荷 200kN

最大外徑 132mm

工具長度 1 120mm

2 室內試驗

2.1 活塞坐卡試驗

活塞坐卡試驗主要檢驗液壓可退式可洗井可泄流撈脫器的坐卡性能。

將組裝好液壓可退式可洗井可泄流撈脫器放置于工作臺上，地面用液壓泵加壓，壓力升至4MPa左右時，坐卡剪釘剪斷，撈脫器坐卡活塞正常下移。繼續升壓至7MPa左右時，坐卡機構順利進入預先設計的待解封打撈的封隔器解封機構內。用萬能試驗拉力機拉至50kN左右時，可退式可洗井可泄流撈脫器的解封機構上移，順利實現解封。

室內試驗3臺次，坐卡工藝成功率為100%，達到了設計要求。

2.2 泄流地面試驗

主要檢驗液壓可退式可洗井可泄流撈脫器的泄流能力及環境保護性能。

將組裝好液壓可退式可洗井可泄流撈脫器放置于工作臺上，地面用液壓泵加壓，升壓至7MPa左右實現坐卡。

繼續加壓至15MPa，泄流剪釘剪斷，滑套正常下移，實現泄壓。

室內試驗2臺次，坐卡工藝成功率為100%，達到了設計要求。

2.3 遇卡可退中間井試驗

遇卡可退中間井試驗主要檢驗液壓可退式可洗井可泄流撈脫器在遇到阻卡時是否會順利退出和安全解卡性能。

把工具組裝好，下入中間井，解封機構和設計機構預先固定完畢，地面正轉管柱6圈，上提管柱，上接頭、滑套和連接套帶出地面，順利實現可退動作。

室內試驗5臺次，坐卡工藝成功率為100%，達到了設計要求。

3 現場應用

液壓可退式可洗井可泄流撈脫器研制成功后，至今已完成了3口油井打撈施工，一次性打撈成功率達100%，有效解決了大通徑封隔器二次解封打撈的難題，縮短了施工工期，節省了大量作業成本，提高了生產時效，取得了較好的使用效果。

以其中1口井為例。此井為封上采下封堵措施井，封堵時間已大于365d，由于經歷了4輪周期注汽，再加上高溫下配件變形。致使上封隔器解封機構變形；當需要解封上封隔器時，按照解封打撈工藝設計，下入撈矛，撈住解封機構，上提管柱100kN時，因解封機構變形而脫開，致使解封打撈工藝失敗。因為后續作業的需要，下入液壓可退式可洗井可泄流撈脫器至設計位置252m，地面加壓5～10 MPa，液壓可退式可洗井可泄流撈脫器順利坐卡；繼續升壓至15MPa，地面壓力突降為0，說明泄流通道打開；上提打撈管柱至150kN，載荷慢慢降低至管柱自重，說明已經解封；上提油管內無返水，說明實現了泄流環保目的。上提管柱完成，解封出井下封堵管柱和封隔器，從而實現解封打撈，提高了作業效率。

4 結論

1） 液壓可退式可洗井可泄流撈脫器的坐卡鎖緊可靠安全，坐卡后實現泄流，安全環保；遇阻時可旋轉管柱退出，實現安全作業。

2） 有效解決了封隔器二次解封打撈的難題，提高作業效率，不影響后續措施的實施和油井產量，適合在現場推廣應用。

［1］王 龍.液壓可退式打撈矛的研制與應用［J］.石油機械，2008（9）：220－221.

［2］王玲玲，姜增所，張建忠，等.水平井解卡打撈工藝技術研究［J］.石油礦場機械，2012，41（9）：64－68.

［3］豐士俊.新型卡瓦打撈筒的研制及應用［J］.石油礦場機械，2010，39（2）：92－94.