油水井管柱臺肩的改進

朱文琪，沈 路，韓守連，吳茂娜

（1.中原油田設備管理部，河南濮陽 457001；2.中原石油工程有限公司海外工程公司，河南濮陽 457001；

3.長慶油田分公司機械制造總廠，西安 710201；4.中石化石油工程地球物理有限公司華東分公司，南京 20009）①

油水井管柱臺肩的改進

朱文琪1，沈 路2，韓守連3，吳茂娜4

（1.中原油田設備管理部，河南濮陽 457001；2.中原石油工程有限公司海外工程公司，河南濮陽 457001；

3.長慶油田分公司機械制造總廠，西安 710201；4.中石化石油工程地球物理有限公司華東分公司，南京 20009）①

對90°臺肩油水井管柱在使用過程中存在的問題進行了深入調查研究，認為在油水管柱起下作業過程中，油水井管柱90°臺肩容易損傷封井器膠芯，并產生一系列問題。為了從根本上解決問題，提出了15°～45°臺肩油管接箍及其配套工具的改進建議。

油管；接箍；臺肩；不壓井作業裝置

目前，大多數油田采用90°臺肩油管（如圖1）。在傳統的開發和作業工藝以及作業設備應用過程中，90°臺肩油管基本可以滿足使用要求。隨著油田開發工藝和作業工藝、作業設備的技術進步，當前油管90°臺肩損傷不壓井作業裝置封井器膠芯問題已經凸顯出來，成為制約油田開發及新技術、新工藝、新設備應用的瓶頸。

為了解決油管90°臺肩損傷封井器膠芯問題，雖然國內外都在研究，但至今都不理想。

國外有比較復雜的靜密封技術，但靜密封技術因需安裝10 m高的防噴管，存在系統穩定性不足等問題［1］。2009年國內在作業過程中發生設備失穩事故。國外另一種方案是采用伸縮式防噴管技術，對單根油管分4段4次輸送，在實現靜密封的同時，縮短了防噴管，既不存在油管90°臺肩損傷封井器膠芯問題，也解決了系統穩定問題［2］。但又引出2個新問題：①輸送每根油管，動力機構要往復升降4次，效率低下；②必須靠鉗牙抱緊管身替代吊卡，對管體有一定傷害。

國內生產廠家對動密封裝置加裝傳感器，理論上是當接箍將遇膠芯前，由傳感器感知，通知控制系統降低液壓系統壓力。但因井筒油、氣、水、沙變化無常，傳感器的效果不理想，問題仍然沒有得到有效解決。

因此，研究解決90°臺肩油水井管在使用過程中存在的問題，已成為油田當務之急。

圖1 90°臺肩油管接箍

1 90°臺肩油管在使用過程中存在的問題

1.1 損壞封井器膠芯

2009—2012年，中原油田先后給6個采油廠各配置2～3臺不壓井作業裝置。該裝置采用目前國內外較先進、性價比較高的動密封技術。動密封技術必配環形封井器，當起下油管時可以保證井口密封。但是，油管在起下作業過程中，油管接箍90°臺肩對環形封井器密封膠芯剪切損壞嚴重［3］。對于井口壓力0.5 MPa以下的油水井，液壓系統壓力保持8 MPa以下，可實現有效密封。但1口井一般要損壞1個膠芯，對于井口壓力高于0.5 MPa的油水井，損壞的膠芯更多。依據采油二廠作業大隊統計結果，即使嚴格執行操作規程，平均單井損壞5個膠芯，個別井損壞的膠芯多達10余個。一個膠芯價格大約5 000元，更換膠芯不但非常麻煩，而且勞動強度大。頻繁更換封井器膠芯不僅增加了作業成本，而且嚴重影響了作業時效，挫傷了作業隊使用不壓井作業裝置的積極性。

1.2 油氣藏得不到有效保護

為避免或減少膠芯損壞，有些作業服務公司不得不采用敞口作業修井。

不壓井作業裝置主要是防止冒噴，清潔生產，改善作業現場環境。油田各采油廠當前的不壓井作業裝置更多應用于水井或井口近常壓油井。油田配備“帶壓作業裝置”的初衷是為了應用于壓力范圍更寬的油氣井，以便保護油氣藏，減少或避免壓井作業對油氣藏的影響。由于油管90°臺肩對封井器膠芯損壞嚴重，而未能發揮帶壓作業裝置的作用。壓力稍高的油氣井作業前仍需要壓井，油氣藏得不到有效保護。

1.3 導致抽油泵卡泵

不壓井作業裝置應用于接近常壓的油井1 a后，發現油管90°臺肩向下運動時將膠芯損壞之后，膠芯殘片落入油井，導致油泵入口不同程度堵塞，影響泵效，甚至導致卡泵停井。

1.4 定向井套管磨損嚴重

水平井套管下部不可避免存在沙泥淤積，油管90°臺肩增加了起下油管阻力，甚至易出現沙卡。水平井、大斜度井、開窗側鉆等開發井，在起下油管過程中，油管90°臺肩對套管內壁磨損嚴重。

1.5 井口套管磨損嚴重

下重載荷油管柱的過程中，受現場各種因素影響，游動滑車輕微擺動，或造成油管柱和井口不同心，經常發生油管90°臺肩磨損井口套管的問題，致使井口套管卷邊縮徑，大尺寸的工具難以下井。

1.6 影響自封封井器應用效果

自封封井器內部有自封膠芯。在起下油管柱過程中，油管90°臺肩損壞封井器膠芯，在沖沙等作業中易出現冒噴問題。

2 解決措施

為了解決不壓井作業裝置應用問題，近年來不少廠家在作業設備與裝置改進上下了很多功夫，但效果并不理想。在起下油管柱作業過程中，油管90°臺肩損傷封井器膠芯帶來的一系列問題仍得不到有效解決。

為了從根本上解決上述問題，經過詳細地調查研究，采取了如下解決方案，取得了較好的效果。

1） 研制了15～45°臺肩油管接箍（如圖2），并于2012年獲國家實用新型專利［4］。90°臺肩猶如“一把刀”刮擦封井器膠芯，造成以上問題突出。15°～45°臺肩有了倒角，理論上角度越小，對膠芯的損傷越小，但要考慮起吊卡的實際問題。經過試驗，認為25°臺肩較為理想。

圖2 15～45°臺肩油管接箍（α＝15～45°）

2） 為了能配合15～45°臺肩油管接箍的使用，研制了各種15～45°臺肩油管吊卡。

3） 改進環形封井器、自封封井器膠芯。使其兩端入口處錐度與解雇錐度相適應。

3 結論

1） 將油管90°臺肩改進為15～45°臺肩，從根本上解決了在起下油管柱過程中90°臺肩損傷封井器膠芯帶來的一系列問題。

2） 可解決當前不壓井（帶壓）作業裝置推廣應用問題，實現帶壓作業（壓力≥14 MPa油氣水井），使不壓井（帶壓）作業裝置真正應用于有壓力的油氣水井，保護油氣藏。

3） 15～45°臺肩油管推廣應用及配套吊卡、封井器膠芯、不壓井作業裝置改進與優化，有利于推動石油行業的技術進步。

［1］ 陳蔚莤，穆延旭，付元強.國外不壓井作業機［J］.石油機械，2005，33（1）：63-65.

［2］ 常玉連，魏靜，高勝，等.獨立式不壓井作業裝備技術發展［J］.石油礦場機械，2011，40（4）：12-16.

［3］ 劉峰，王太星，魏景山，等.不壓井作業油管堵塞器膠筒的接觸應力分析［J］.石油礦場機械，2013，42（8）：33-36.

Consideration of improving tubing shoulder

Deep research and study are conducted in this text，aiming at the existing problem during the utilization of the 90°shoulder tubing and presenting such opinion that during the process of tubing tripping.The 90°shoulder may damage BOP rubber core and so incur a series of problems.In order to resolve the problems fundamentally，a proposal of development of 15°～45° shoulder tubing coupling is put forward in this article，as well as auxiliary tools.

tubing；coupling；shoulder；un-killing well device

TE934.5

B

10.3969／j.issn.1001-3842.2014.09.027

1001-3482（2014）09-00100-03

2014-02-16

國家實用新型專利“一種油管接箍”（ZL20122 0137119.X）

朱文琪（1966-），男，河南濮陽人，高級工程師，主要從事油田設備管理工作，E-mail：zbczwq＠sina.com。