針對海上罐裝泵系統套銑鞋結構設計與應用

李勇　王晨民　郝建剛

摘 要：罐裝泵系統是一種可延長無鉆修機生產平臺有效生產周期，降低檢泵頻次的特殊電潛泵組裝結構。在渤海曹妃甸油田廣泛應用，但由于油井出砂等原因造成管柱卡鉆，該罐裝系統電潛泵結構復雜，導流罩與套管之間間隙小增加打撈難度。本文根據近期渤海油田打撈套銑應用，總結和設計出針對該系統的特殊套銑鞋結構。從現場應用效果分析，該設計磨鞋能夠高效的處理這類井的卡鉆問題。

關鍵詞：罐裝泵系統;套銑鞋;結構設計;套銑技術

罐裝電潛泵系統（以下文中簡稱CAN系統）是在渤海邊界油田常用的一種生產電泵裝置，適應于高溫、高含氣，大斜度井等特殊井況。由于電潛泵機組與套管隔離且完全密封，井液與套管隔離的結構特點，使該系統有提高檢泵成功率，有效避免地層污染，延長電潛泵使用壽命的優點，在渤海曹妃甸和渤中3-4油礦大規模應用。

隨著生產時間的延長，該類井出砂等原因造成罐裝泵系統卡，因其特殊的結構：導流罩與套管間隙小，CAN系統的懸掛器與中心管偏心，內部電潛泵結構復雜造成打撈難度大。

本在總結最近幾年作業基礎上對套銑鞋結構進行了改進，形成了針對CAN系統套銑打撈的工藝技術。

1 罐裝系統的結構及分類

CAN系統懸掛器是用以密封整個罐裝系統并承受整個下部罐裝系統的重量，懸掛器與導流罩間的“O”圈用以密封罐裝系統內部。此外，懸掛器還提供三個通道：一是電潛泵輸送油路通道，二是電纜傳輸通道，三是管線連接通道。（圖1）

2 套磨銑難點與分析

X井為渤海油田1口9-5/8”套管罐裝電潛泵系統生產井，2017年檢泵作業上提遇卡，在10-130T間活動無法解卡后，在罐裝系統以上3-1/2”油管本體4m進行化學切割。

2018年6月進行大修作業。套銑管柱組合：套銑鞋+短套銑管+套銑上接頭+8-1/8”外撈杯2個+變扣（411×310）+3-1/2”短鉆桿+變扣（311×410）+8-1/8”外磁撈杯+變扣（411×310）+安全接頭+3-1/2”短鉆桿+3-1/2”鉆桿2根+7”震擊器立柱+4-3/4”螺旋鉆鋌6根+3-1/2”鉆桿。

每次出井后的銑齒基本已經磨凸。

根據以上作業情況分析套磨銑難點有以下幾點：

2.1 油管與CAN系統懸掛器處于偏心位置

使用套銑鞋旋轉磨銑懸掛器時，由于油管與其在偏心位置，油管憋套銑鞋內壁，造成磨銑無進尺，憋扭，使油管與懸掛器連接絲扣磨平。

2.2 與套管之間的間隙小

如上表所示，不同罐裝系統與套管之間的間隙為0.135”～1.02”。

2.3 罐裝系統懸掛器的材質

罐裝系統懸掛器的材質為40CrMnMo，淬火后表面硬度為：51～56HRC;而國內套銑鞋鋪焊的硬質合金硬度普遍為：55～65HRC;進口硬質合金硬度為：91～95，而一般L80油管硬度≈23HRC，對比之后說明罐裝系統材質比較硬，國內普通的套銑鞋磨銑效率低。

3 工具改進

套銑鞋內外徑優化：

原井套銑鞋采用套銑筒本體下端堆焊硬質合金加工而成，外徑215mm，內徑為183mm。實際操作中，磨銑后的鐵屑不易返出，造成憋鉆、憋泵和二次磨銑現象。

根據大量室內模擬試驗和現場作業研究結果表明，井眼與套管最小間隙為12.7～25.4mm（1/2～1in），套銑管與落魚間隙最小為3.2mm（1/8in）。確定9-5/8”套管內罐裝系統套銑鞋外徑206mm（8.11in）。

合適的內徑確保一次性將懸掛器蓋帽套銑干凈，對套銑鞋結構進行優化（圖2）。

①套銑鞋底面為長城尺，均勻分布四個流水槽口，水槽側面鑲嵌柱狀硬質合金，用來套銑CAN系統壓帽，循環井液從水槽冷卻銑齒，使套銑后的碎屑返出井筒;

②內壁環狀胎體底面和內壁采用硬質碎合金支撐，方塊合金鑲嵌切削面，3*120°流水槽均勻布齒規律，可以兼顧道具整體性，增強穩定性和抗沖擊能力，用來磨銑CAN系統壓帽剩余的穿越器和剩余壓帽與導流罩的連接處;

4 實例應用

2019年2月X井進行套銑CAN系統作業，管柱組合：8-1/8”專用銑鞋+8-1/8”套銑管1根+頂部接頭+變扣（411x310）+變扣（311×410）+8-1/8”外磁撈杯+變扣（411×310）+5-1/2”打撈杯×2+3-1/2”短鉆桿1根+變扣（311×410）+6-1/2”震擊器及撓性接頭+變扣（411×310）+4-3/4”鉆鋌1根+4-3/4”鉆鋌1柱+3-1/2”鉆桿

鉆壓1～4t，扭矩3.3～6.5kN*m@55RPM，排量28m3/h，泵壓0MPa，觀察返出干凈。12h，累計進尺2m。

下入打撈筒成功解卡，撈出電泵管柱。

5 結論

本文主要從罐裝系統的結構和應用范圍出發，研究如何高效打撈遇卡后罐裝泵技術，通過結構優化和布齒方式來提高處理效率。

①套銑鞋選用超硬復合材料和合理的布齒結構對淬硬的合金材料十分有效，可以增加銑齒強度，提高工具使用壽命;

②設計的套銑鞋結構能夠快速有效的處理遇卡后的罐裝泵系統。

參考文獻：

[1]劉志鵬，曾恒，等.一種高效銑鞋的研制[J].石油鉆采工藝.2012，34（2）.96-98.

[2]張鐵茂.金屬切削學[M].北京：兵器工業出版社，1991.

作者簡介：

李勇（1986- ），2009年畢業于西安石油大學，中級工程師。