可回收支臂式刮蠟器設(shè)計(jì)

曹鼎洪　葛軍文　（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

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可回收支臂式刮蠟器設(shè)計(jì)

曹鼎洪葛軍文（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

在作業(yè)施工過(guò)程中進(jìn)行刮蠟工序是較為徹底的清蠟方式，從機(jī)采井管理角度，該工序可有效減緩作業(yè)后油井結(jié)蠟速度，確保油井正常生產(chǎn)；從作業(yè)施工角度，該工序延長(zhǎng)作業(yè)周期及無(wú)效躺井時(shí)間，增加了作業(yè)成本。針對(duì)這一問(wèn)題，提出了一種新型油井刮蠟器設(shè)計(jì)方案，該裝置主要由支臂式刮蠟片、水力回收器及單向承壓器構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)下一次管柱同時(shí)完成刮蠟及完井兩道工序，滿足作業(yè)施工及生產(chǎn)管理兩方面的需求。

清防蠟；刮蠟器；水力回收；支臂；作業(yè)施工

井底死油死蠟上涌是作業(yè)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的一種現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致管柱無(wú)法下入，即使上涌情況較為輕微，管柱可以正常下入，也會(huì)對(duì)后續(xù)生產(chǎn)造成一定影響，在油套環(huán)形空間膠結(jié)的蠟橋會(huì)形成假液面，干擾動(dòng)液面測(cè)試，易造成干磨燒泵的后果。針對(duì)這一問(wèn)題，作業(yè)施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)出蠟嚴(yán)重井后，通過(guò)增加刮蠟工序來(lái)降低管柱下入難度及后續(xù)影響，但該種處理方式在增加作業(yè)成本的同時(shí)，單井延長(zhǎng)無(wú)效躺井時(shí)間超過(guò)1 d。因此，研制一種可以隨完井逐口刮蠟，免除正常刮蠟起、下管柱工序的可回收支臂式刮蠟器，對(duì)提高作業(yè)效率、保障油田生產(chǎn)具有十分重要的意義。

1　系統(tǒng)組成

可回收支臂式刮蠟器主要由主體、承壓活塞、固定保護(hù)套、支臂式刮蠟片等結(jié)構(gòu)組成（圖1），共同構(gòu)成了支臂式刮蠟、水力回收及單向承壓等3大結(jié)構(gòu)，并在各結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用下，實(shí)現(xiàn)下泵完井管柱刮蠟，到達(dá)井底后不需起管柱，通過(guò)油管打壓后正常生產(chǎn)的功能［1］。

1.1支臂式刮蠟結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

支臂式刮蠟結(jié)構(gòu)主要由支臂式刮蠟片、排蠟孔、連接桿、連接滑道及中心管開(kāi)窗等結(jié)構(gòu)組成（圖2），分為張開(kāi)及回收2種狀態(tài)。在下井過(guò)程中該系統(tǒng)呈張開(kāi)狀態(tài)，由6片刮蠟片分上下2層間隔連接，相鄰刮蠟片通過(guò)連接桿及連接滑道固定，整體呈蟹爪形態(tài)，支臂與固定保護(hù)套通過(guò)銷釘相連，防止意外回收；當(dāng)刮蠟完成后，在水力回收系統(tǒng)的作用下，與對(duì)應(yīng)位置的中心管開(kāi)窗結(jié)合，整體與普通油管相似，呈回收狀態(tài)。

當(dāng)該工具下入至結(jié)蠟段后，從油管打入熱水，采用正循環(huán)替蠟，死油死蠟從排蠟孔、支撐臂間隙及刮蠟片微間隙之間排出。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中活動(dòng)軸下部設(shè)計(jì)有限位卡快，防止刮蠟片內(nèi)折，降低刮蠟效果，同時(shí)刮蠟片呈小角度錐型，表面做引斜設(shè)計(jì)，相鄰刮蠟片結(jié)合后，相互之間存在微小間隙，在遇到輕微套變點(diǎn)可微量回縮，防止管柱卡死［2］。

圖1　可回收支臂式刮蠟器結(jié)構(gòu)示意圖

圖2　支臂式刮蠟片結(jié)構(gòu)示意圖

1.2單向承壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

單向承壓結(jié)構(gòu)主要由閥壓蓋、伸縮卡塊、閥球、可回收支臂式刮蠟器內(nèi)卡塊等結(jié)構(gòu)組成。在刮蠟過(guò)程中，為保障正循環(huán)通暢，投堵式單流閥（圖3）置于地面；刮蠟完成后，將投堵式單流閥從油管投入，到達(dá)預(yù)定位置后，通過(guò)伸縮卡塊與可回收支臂式刮蠟器內(nèi)卡塊配合固定，起到單向承壓的作用，為水力回收系統(tǒng)提供動(dòng)力。待回收完成后，該系統(tǒng)無(wú)需打撈，可起到協(xié)助抽油的作用，改善抽油泵工作環(huán)境，提高其充滿度。

圖3　投堵式單流閥結(jié)構(gòu)示意圖

1.3水力回收結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

水力回收結(jié)構(gòu)主要由承壓活塞、外套管、固定保護(hù)套、保護(hù)活塞及下接頭等結(jié)構(gòu)組成，在刮蠟結(jié)束且投堵完成后，在井口通過(guò)油管正打壓，液流經(jīng)過(guò)流孔進(jìn)入中心管與外套管之間的環(huán)形空間，在承壓活塞的作用下剪斷保護(hù)套銷釘與支臂銷釘，推動(dòng)固定保護(hù)套下行，壓迫支臂式刮蠟片回收。到達(dá)下接頭頂部時(shí)，壓迫保護(hù)活塞下行，固定保護(hù)套進(jìn)入下接頭外套管內(nèi)部，對(duì)原刮蠟片位置進(jìn)行完全包裹保護(hù)，防止管柱漏失［3］。回收狀態(tài)示意圖見(jiàn)圖4。

圖4　可回收支臂式刮蠟器回收狀態(tài)示意圖

2　應(yīng)用效果

自2014年5月以來(lái)，共應(yīng)用可回收支臂式刮蠟器進(jìn)行施工43井次，一次成功完井42井次，1井次因支臂未及時(shí)回收進(jìn)行了二次作業(yè)，一次成功率97.7%，達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

正常施工單井熱洗刮蠟1井次費(fèi)用4580元，施工耗時(shí)1.1個(gè)工作日，可回收支臂式刮蠟器每套成本價(jià)1200元，年創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益14.5萬(wàn)元。同時(shí)，該刮蠟器隨作業(yè)下入，減少了施工作業(yè)時(shí)間，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

油井在作業(yè)過(guò)程中，由于井底壓力，油死蠟上涌現(xiàn)象較嚴(yán)重，統(tǒng)計(jì)以往現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)情況，每年平均增加刮蠟工序400多井次，無(wú)效躺井時(shí)間近500 d，增加作業(yè)成本20萬(wàn)元以上；每年因作業(yè)后蠟橋假液面導(dǎo)致干磨燒泵大于10井次，增加作業(yè)成本超過(guò)30萬(wàn)元。應(yīng)用該工具以后，避免因套管不凈形成蠟橋造成的假液面，提高液面監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性，避免干磨燒泵，減輕洗井、化清工作量；提高施工效率，減少無(wú)效躺井時(shí)間，提前恢復(fù)生產(chǎn)，應(yīng)用前景較為廣闊。

3　結(jié)論

1）可回收支臂式刮蠟器分別在張開(kāi)及回收2種狀態(tài)下完成不同功能，可對(duì)有類似需求的工具設(shè)計(jì)提供借鑒。

2）可回收支臂式刮蠟器可隨完井管柱刮蠟，減少因刮蠟工序延長(zhǎng)的無(wú)效躺井時(shí)間，并提高作業(yè)后液面測(cè)試的準(zhǔn)確性，避免因假液面造成的干磨燒泵，減少熱洗、化清工作量。

3）可回收支臂式刮蠟器具有一定的助抽作用。

［1］劉艷偉，張延開(kāi)，白永占.石油系統(tǒng)井下作業(yè)工具研究［J］.中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2014（33）：133-134.

［2］李笑林.液壓旋轉(zhuǎn)刮蠟器的研制與應(yīng)用［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2014（8）：17-18.

［3］楊曉芳.水動(dòng)力刮蠟器的研制與應(yīng)用［J］.石油機(jī)械，2014，41 （1）：94-96.

（編輯沙力妮）

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10.3969/j.issn.2095-1493.2016.05.016

曹鼎洪，高級(jí)工程師，1995年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院（采油工程專業(yè)），從事采油工程新技術(shù)研發(fā)、增產(chǎn)增注措施管理等工作，E-mail：lifei111@petrochina.com.cn，地址：大慶市大同區(qū)第七采油廠工程技術(shù)大隊(duì)，163517

2015-10-23