井下工具模擬試驗(yàn)系統(tǒng)

何傳興（中國(guó)石油遼河油田鉆采工藝研究院，遼寧 盤(pán)錦 124010）

井下工具模擬試驗(yàn)系統(tǒng)

何傳興（中國(guó)石油遼河油田鉆采工藝研究院，遼寧 盤(pán)錦 124010）

井下工具模擬試驗(yàn)系統(tǒng)可對(duì)各類(lèi)井下工具進(jìn)行單項(xiàng)性能試驗(yàn)和綜合性能試驗(yàn)，并能進(jìn)行高溫高壓熱采工具的性能測(cè)試。對(duì)各檢測(cè)項(xiàng)目的檢測(cè)能力，均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，能較好的完成井下工具的試驗(yàn)檢測(cè)及評(píng)價(jià)需要。本文詳細(xì)的介紹了該系統(tǒng)的主要功能、系統(tǒng)組成、中心測(cè)控系統(tǒng)、實(shí)際應(yīng)用情況等內(nèi)容，對(duì)油田的安全生產(chǎn)具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。

井下工具；試驗(yàn)；中心測(cè)控系統(tǒng)

井下工具是油田鉆完修井作業(yè)順利進(jìn)行的重要保證之一，隨著遼河油田科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，特別是為了適應(yīng)稠油熱采工藝技術(shù)發(fā)展的迫切需要，對(duì)井下工具產(chǎn)品質(zhì)量提出了要求，遼河油田鉆采工藝研究院中心試驗(yàn)所自主研發(fā)設(shè)計(jì)的井下工具模擬試驗(yàn)系統(tǒng)正是為了滿(mǎn)足這一要求而建立的，該系統(tǒng)可以模擬井下各種規(guī)格套管對(duì)封隔器、配水器等井下工具進(jìn)行單項(xiàng)性能試驗(yàn)和綜合性能試驗(yàn)；并能進(jìn)行高溫高壓熱采工具性能的測(cè)試，可以對(duì)大修、側(cè)鉆、大撈等工具進(jìn)行模擬試驗(yàn)，評(píng)價(jià)各類(lèi)井下工具的實(shí)際指標(biāo)和綜合性能。該系統(tǒng)的應(yīng)用，可為模擬工具在井下工作過(guò)程，掌握工具的運(yùn)行狀態(tài)，提高工具壽命使用及其適應(yīng)性具有現(xiàn)實(shí)意義[1,2]。

1 主要功能

可進(jìn)行井下管柱（含各種封隔器、配水器、分層分采工具）的綜合發(fā)生試驗(yàn)；對(duì)膠筒密封件測(cè)定及封隔器卡瓦的滑脫試驗(yàn)；大修、打撈工具的模擬試驗(yàn)、鉆井、側(cè)鉆工具的模擬試驗(yàn)；可進(jìn)行高溫320℃，高壓20MPa，熱采工具機(jī)附件性能的測(cè)試；可進(jìn)行工具的拆裝、更換部件和維修工作。

2 系統(tǒng)組成

整個(gè)系統(tǒng)由兩大部分組成，一部分是井下工具試驗(yàn)臺(tái)架，另一部分中心測(cè)控系統(tǒng)。井架試驗(yàn)裝置由常規(guī)井下工具試驗(yàn)臺(tái)架和熱采井下工具試驗(yàn)臺(tái)架兩部分組成。

2.1 常規(guī)井下工具試驗(yàn)臺(tái)架

采用四柱框架式結(jié)構(gòu)，由底座、固定平臺(tái)、導(dǎo)向立柱、升降油缸、活動(dòng)平臺(tái)、頂板、液壓工作站和手動(dòng)操作臺(tái)、配電系統(tǒng)等組成。工作時(shí)通過(guò)液壓系統(tǒng)的運(yùn)行，使活動(dòng)平臺(tái)完成上提、下壓、旋轉(zhuǎn)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)井下工具的中間試驗(yàn)。

（1）試驗(yàn)內(nèi)容：檢驗(yàn)常溫封隔器等井下工具在模擬井條件下座封、解封及密封耐壓是否合格。

（2）主要技術(shù)指標(biāo)：活動(dòng)平臺(tái)工作行程4.4m，重載行程1.5m；最大上提力800KN，下壓力可達(dá)到300KN-500KN；具備正反轉(zhuǎn)功能0-120r/min；最大扭矩0-6.5KN.m；模擬套管4″-9 5/9″之間，模擬長(zhǎng)度7m；下部備用13 3/8″套管1支，長(zhǎng)度4m；常規(guī)試驗(yàn)?zāi)M溫度0-90℃；工作壓力25MPa，壓裂試驗(yàn)時(shí)工作壓力可達(dá)70MPa；

（3）試驗(yàn)步驟：首先連好封隔器試驗(yàn)管柱下入井內(nèi)的適當(dāng)位置，并連好電動(dòng)試壓泵座封管線(xiàn)（對(duì)液壓式封隔器），機(jī)械式要連好上提下放短接；在中心測(cè)控系統(tǒng)的命令下，打壓座封，機(jī)械式上提，然后下放用液壓平臺(tái)加座封載荷座封；驗(yàn)封時(shí)，從封隔器上、下分別加工作壓力，進(jìn)行驗(yàn)封，若能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的工作壓力，穩(wěn)壓5min，無(wú)滲漏為合格；解封是起出封隔器[3]。

2.2 熱采井下工具試驗(yàn)臺(tái)架

通過(guò)60kw的電加熱爐將閃點(diǎn)為350℃的導(dǎo)熱油進(jìn)行加熱，將各種型號(hào)的井下工具下入模擬套管內(nèi)所需的深度，通過(guò)電動(dòng)閥門(mén)的切換分別完成對(duì)膠筒上下的循環(huán)加熱，然后進(jìn)行試壓工作，完成熱采工具的中間試驗(yàn)。

（1）試驗(yàn)內(nèi)容：檢驗(yàn)注汽封隔器在模擬井條件下座封及耐壓是否合格。

（2）試驗(yàn)條件：模擬溫工作溫度最大320℃；工作介質(zhì)為高溫導(dǎo)熱油；工作壓力為20MPa；上提力、下壓力均為400KN；檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行SY/T 6304-1997注汽封隔器及井下補(bǔ)償器技術(shù)條件。

（3）試驗(yàn)范圍：設(shè)有常用的5 1/2″和7″兩種套管，并可根據(jù)需要誰(shuí)是更換其他規(guī)格的模擬套管。

（4）試驗(yàn)步驟：連好封隔器試驗(yàn)管柱下入井內(nèi)適當(dāng)位置；上緊井口每根螺栓絲扣，連好井口上端輸送管線(xiàn)及上緊連接卡箍；通過(guò)中心測(cè)控系統(tǒng)，啟動(dòng)電加熱爐，將導(dǎo)熱油連續(xù)加熱到320℃，將封隔器座封；從封隔器下方加工作壓力，進(jìn)行驗(yàn)封，若能達(dá)到工作壓力18MPa，穩(wěn)壓5min，無(wú)滲漏為合格；降溫后起出解封的封隔器[4]。

2.3 中心測(cè)控系統(tǒng)

中心測(cè)控系統(tǒng)是由操作臺(tái)、上、中、下三級(jí)計(jì)算機(jī)、顯示系統(tǒng)、通訊線(xiàn)路等部分組成，用于現(xiàn)場(chǎng)室內(nèi)檢測(cè)及試驗(yàn)任務(wù)的中央控制、檢測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)顯示、數(shù)據(jù)處理及圖形報(bào)告生成等，完成對(duì)該系統(tǒng)的測(cè)控任務(wù)。

工作原理：試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，將工具夾緊，并位移到位，操作員在計(jì)算機(jī)置入初始參數(shù)，如：工具類(lèi)型、試驗(yàn)項(xiàng)目、控制參數(shù)等。開(kāi)始后，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)地根據(jù)操作員的輸入指令啟動(dòng)相應(yīng)設(shè)備，進(jìn)行試驗(yàn)。由于每一項(xiàng)試驗(yàn)器試驗(yàn)條件互相關(guān)聯(lián)，所以在試驗(yàn)中不但要對(duì)試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)控制，而對(duì)其他參量也要控制，以保證在一個(gè)指定的條件下測(cè)量參數(shù)的變化情況[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

井下工具模擬試驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用，一方面對(duì)井下工具進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)及試驗(yàn)，保證了下井工具的合格率，從而減少井下作業(yè)事故，提高作業(yè)成功率。另一方面為新工具的研發(fā)提供科學(xué)的理論依據(jù)，縮短科研周期，加快新工藝，新技術(shù)、新工具應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)的步伐。

[1]劉玉科，于克海。油田井下工具質(zhì)量亟待提高。石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，1997，4：25-26.

[2]羅軍。井下工具室內(nèi)試驗(yàn)檢測(cè)系統(tǒng)。江漢石油職工大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，21（6）：81-84.

[3]張宏杰，欒中偉，徐群，等。吊裝式井下工具試驗(yàn)井口拉壓扭系統(tǒng)。石油機(jī)械。2009，37（3）：48-50.

[4]王東，章發(fā)明，陳磊，等。井下工具高溫試驗(yàn)井系統(tǒng)。石油礦場(chǎng)機(jī)械，2009，38（7）：75-79.

[5]黃文巧。萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)研究[J]。福建建材，2006（1）：12-13.

何傳興（1969-），男山東高青縣人 高級(jí)工程師 本科主要從事油氣田采油工程熱采工藝技術(shù)及配套工具設(shè)計(jì)與研究