輕便型油管帶壓起下控制裝置研制

張守華，隋宏宇，劉士軍，王 彪，劉 萌，雷寬成

（1.大慶油田井下技術作業公司，黑龍江大慶 163153；2.西安宇星石油機械新技術開發有限公司，西安 710032）①

輕便型油管帶壓起下控制裝置研制

張守華1，隋宏宇1，劉士軍1，王 彪1，劉 萌2，雷寬成2

（1.大慶油田井下技術作業公司，黑龍江大慶 163153；2.西安宇星石油機械新技術開發有限公司，西安 710032）①

在油田修井過程中，經常會遇到油管發生上頂現象，為了控制油管上頂，采用了防頂卡盤或油管吊卡和鋼絲繩反向套壓方式，這2種方式雖然簡單易行，但卡住油管后，油管就不能再動作，只能等井壓放完后才能繼續施工，影響施工進度。為此，研制了2種不同背景下的防頂及油管帶壓起下控制裝置，解決了修井過程中油管上頂事故和油管帶壓起下作業要求。

防頂卡盤；修井作業；升降液缸；空心液缸

目前，在油田起下油管施工的過程中，經常會遇到油管發生上頂現象，如果不及時控制，油管會沖出井口，不僅會造成安全事故，而且嚴重影響施工進度。采用目前的普遍方法，使用后油管再無法起下，只能等井內壓力降完后才能繼續作業，嚴重影響施工進度。為了解決以上問題，針對小修井、大修井，研制了2種不同狀態下控制油管上頂并繼續施工的有效裝置——輕便型油管帶壓起下控制裝置。

1 控制油管上頂常用的方法

1） 在井口四通或防噴器上法蘭上安裝卡瓦式防頂卡盤，如圖1所示。這種防頂卡盤安裝迅速，操作方便，可防頂300 k N上頂力。防頂卡盤通徑為?125 mm或?180 mm，滿足油管或工具通過，同時承載能力不低于600 k N。防頂卡盤既可以采用手動，也可以采用氣動、液動，氣動液動的動力可以采用作業設備自身氣源或液壓源。

2） 用油管吊卡和鋼絲繩反向套壓油管。這種控制油管上頂的辦法比較原始，操作復雜。發生油管上頂趨勢時，先用閘板防噴器關閉環空，然后在油管上部擰上1根油管短節，把油管吊卡反方向套在短節上，把1根8～10 m鋼絲繩形成大環形，一端套住油管吊卡2個耳孔，并繞著井口四通兩邊的旁通上，把鋼絲繩環另一頭掛在游車大鉤上，大鉤上提鋼絲繩，鋼絲繩拉住油管吊卡，吊卡壓住油管接箍，從而實現反向拉住油管需要。不同情況下用油管吊卡和鋼絲繩反向拉住油管的方法不同（如圖2）。油管壓住后，由于井內有壓力，施工不得不停止，等待放壓，影響施工進度。

圖1 防頂卡盤卡緊油管

圖2 用油管吊卡和鋼絲繩反向壓住上頂油管

2 輕便型油管帶壓起下控制裝置

2.1 對于小修井

在施工中，井口不裝轉臺，井口大四通上都安裝有1套單閘板或雙閘板防噴器。可以在施工前或施工過程中把輕便型油管帶壓起下控制裝置安到井口上。如圖3所示。

圖3 輕便型油管帶壓起下控制裝置

本套裝置部件及技術參數，如表1。

表1 輕便型油管帶壓起下控制裝置技術參數

利用本套裝置，可以實現防上頂及帶壓起下油管。本套裝置中，上、下卡盤都是活門式，利于安裝；夾緊油管時，卡盤兩邊的小液缸向里推動卡瓦體，從而夾緊油管。固定座是分體式（如圖4），不用拆下防噴器或井口四通就可以固定在井口下法蘭下面或上面，安裝時只要分別拆下互對的4個螺栓即可。特點是結構小，安裝方便，成本低、應急快。

圖4 分體式固定座

2.2 對于大修井

大修井作業時，井口都有鉆臺，操作人員在轉臺上平面施工，轉臺下有效空間不夠，且轉盤通徑都比較小，就不能采用雙液缸方式控制上卡盤上下移動；為了解決該問題，采用空心液缸，空心液缸外徑不超過轉盤通徑，這樣，空心液缸就可以從轉盤上部穿下，從而與下卡盤連接（如圖5）。設計時，注意空心液缸的高度，以利于操作人員施工。

圖5 空心液缸型油管帶壓起下控制裝置（液缸伸出時）

本套裝置的主要參數如表2。

表2 空心液缸型油管帶壓起下控制裝置技術參數

在本套裝置中，上下卡盤均為活門式，利于安裝，空心液缸根據行程大小可以做成單級缸或雙極缸。本套裝置中，空心液缸采用內置通道，可以避免外露管線過多而影響操作。

整個裝置的操作，采用氣控液動換向閥來實現；把氣控閥安裝到司鉆附近，氣缸推動液壓換向閥實現液缸升降動作（如圖6）。

圖6 液壓和氣路控制系統原理圖

3 操作步驟

1） 在需要時，按照圖3或圖5～6把相應的部件安裝到位；連接好液壓、氣路控制管線。

2） 如果僅僅是防頂，可以給下卡盤提供液壓，關閉下卡盤，下卡盤牙塊抱緊油管；由于下卡盤下部與防噴器或井口四通法蘭連接，所以，油管的上頂力就傳給井口套管，防止油管沖出。油管控制住后，觀察井內壓力變化，如果井內壓力達到允許作業條件，就可以用升降液缸和上卡盤起下油管。

3） 帶壓下油管。下卡盤抱緊油管，上卡盤打開，起升液缸升到合適高度，然后上卡盤抱緊油管；打開下卡盤，降落起升液缸到最低點，再關閉下卡盤，打開上卡盤，起升液缸起升到位，以此反復操作。操作過程中注意井壓和液壓系統壓力變化，如果環空需要密封，在閘板防噴器上部可安裝1套補償式多用途環形防噴器即可。

4） 最后，可把套管頭坐落于井口大四通內，完井。

5） 帶壓起油管。下卡盤抱緊油管，上卡盤打開，起升液缸落回最低點，然后上卡盤抱緊油管；打開下卡盤，起升升降液缸到最高點，再關閉下卡盤，打開上卡盤，起升液缸降落到位，以此反復操作。操作過程中同樣注意井壓和液壓系統壓力變化。如果環空需要密封，在閘板防噴器上部可安裝1套補償式多用途環形防噴器即可。

6） 最后，可把工具串提出井口大四通，關井完井。

4 結論

1） 采用輕便型油管帶壓起下裝置，不僅可以有效防止油管上頂事故，而且可以滿足低壓井帶壓起下油管需要，及時完井，提高工作效率。

2） 采用輕便型油管帶壓起下裝置，就避免了低壓情況下采用大型帶壓作業設備完井帶來的高成本、大工作量、施工慢等缺點，滿足普通井小修、大修控制油管上頂、完井的需要。

［1］ 樊獎平，張高峰，王學佳，等.帶壓作業裝置現狀與發展［J］.石油礦場機械，2008，37（12）：11-15.

［2］ 魏景山.不壓井作業裝置的設計研究［D］.青島：中國石油大學（華東），2012.

［3］ 王百戰，白文雄，樊勇，等.便攜式井口防噴器試壓裝置研制與應用［J］.石油礦場機械，2011，40（12）：83-86.

Development of Lightweight Tube under Pressure Run and Pull Controlling Device

In workover process，the phenomenon of tubing on top occurred frequently，in order to control oil tube on the top，using the anti-top chuck or tubing elevator method and reverse casing pressure wire rope method，the two way are simple and easy，but when the tube stuck，it can no longer get action，only continue to work after the pressure put on，the construction progress will be affected.Therefore，developing the tubing with pressure run and pull controlling device under the two different backgrounds，completely solve the tubing to the top accidents in the workover process and satisfy the requirements of oil tubing run and pull with pressure.

anti top chuck；workover job；lifting cylinder；hollow cylinder

TE921.5

B

10.3969／j.issn.1001-3842.2014.09.025

1001-3482（2014）09-0094-04

2014-4-26

張守華（1979-），男，黑龍江大慶人，工程師，主要從事修井技術管理工作，E-mail：leima2007＠163.com。