油管掛防磨導向裝置及送入工具的研制

付校飛，王天慧，韓聯(lián)合，魏 雍，趙鵬飛

(中海石油(中國)有限公司秦皇島32-6/渤中作業(yè)公司 天津300459)

油管掛是采油平臺井下管柱必不可少的一個部件，它與套管頭配合起到了懸掛井下管柱重量，防止管柱彎曲變形的作用。油管掛和定位密封、過電纜封隔器、放氣閥、井下安全閥、采油樹等井下工具和設備配合起到封隔油套環(huán)空的作用，確保了海上油井的安全和環(huán)保。

1 油管掛的結構

油管掛在油管頭的錐座中，是用于懸掛油管柱并在所懸掛的油管和油管頭錐座之間提供密封的一種裝置。海上油氣田完井一般都有井下安全閥，因此油管懸掛器都必須設連接液控管線的通道，電潛泵井還須有井下放氣閥通道和電纜穿越并密封，井下安全閥和放氣閥并聯(lián)在同一條控制管線上。

海上常規(guī)的油管掛，井下油管通道(見圖1①)上下均為油管內扣，油管通道360°范圍內布有4 個孔，分別為：井下安全閥控制管線通道(見圖1②)、化學藥劑注入管線通道(見圖1③)、電纜穿越孔(見圖1④)、毛細管整體穿越孔(見圖1⑤)，其中井下安全閥控制管線通道和化學藥劑注入管線尺寸相同，都是1/4″的液控管線。

對于常規(guī)的注水井，一般只保留一條井下安全閥控制管線的穿越孔，用絲堵將其他3 個孔堵死防止壓力泄露。油管掛本體上安裝的密封圈能起到密封套管環(huán)空的作用，小脖子上安裝的密封圈與采油樹配合起到了分隔安全閥控制管線通道和化學藥劑控制管線通道的作用，使其保持密封并且能單獨工作互不影響，同時還起到防止管內液體外漏的作用。

圖1 油管掛結構圖Fig.1 Structure of tubing hanger

2 防磨導向裝置及送入工具的研制

在某些特殊的動管柱作業(yè)中，穿過油管掛下入小尺寸的油管會遇到如下障礙：①由于油管掛小脖子在立管中處于偏心狀態(tài)，在立管中小尺寸工具很難引入小脖子內部；②普通油管的節(jié)箍為平臺階，會與油管掛小脖子上端面發(fā)生磕碰，只能上下活動管柱或坐卡瓦正轉嘗試將其引入，增加了現(xiàn)場的工作量，降低了下管柱的時效；③在小尺寸油管下入過程中會將油管掛的內扣磨壞，造成后期無法對立管及防噴器進行試壓，也無法正常通過提升將原井管柱提出。

為了解決這些問題，特設計了防磨導向裝置并研制了送入工具，能在不拆立管及防噴器的前提下將防腐裝置成功安裝。

2.1 防磨導向裝置的設計

防磨導向裝置的要求：①底部絲扣能與油管掛上部扣型和尺寸配套，最小內通徑大于等于油管掛最小內通徑，內部無臺階；②上部為喇叭口，方便將工具引入油管內腔；③防磨導向裝置最大外徑小于立管的內徑，而且還要確保下入工具不能插偏；④導向裝置頂端設計成可掛式，能方便送入工具帶入及取出，并且能實現(xiàn)正轉上扣。

防磨導向裝置尺寸設計應滿足如下公式：

式中：R 為油管掛本體半徑；Q 為偏心距，即油管掛本體中心與油管掛小脖子中心之間的距離；r 為防磨導向裝置頂部半徑；d 下入油管內腔小具的外徑；N為油管掛小脖子半徑；H 為防磨導向裝置喇叭口的高度。具體見圖2。

圖2 防磨導向裝置設計簡圖Fig.2 Design diagram of anti-wear guiding device

2.2 送入工具的設計

送入工具一般可以使用φ 89 mm 油管短節(jié)加工即可，設計要求：①送入工具扣型和尺寸和油管掛上端扣型尺寸一致；②定位銷必須整體穿過油管本體，然后焊接牢固，防止落井；③為保證工具的強度，定位銷在送入工具本體的穿孔位置距送入工具底端距離K≥200 mm；④定位銷的強度必須滿足要求，直徑φ≥30 mm。同時，要滿足以下條件：

式中：L 為定位銷長度，送入工具本體與防磨導向裝置的圓心重合計算；A 為送入工具本體半徑；r 為防磨導向裝置頂部半徑。具體見圖3。

圖3 防磨導向裝置送入工具設計簡圖Fig.3 Design diagram of running tool for anti-wear guiding device

2.3 使用背景及操作方法

使用背景：可以在立管內直接將防磨導向裝置安裝在油管掛小脖子上端，以便從油管內腔下入管柱進行其他井下施工作業(yè)。

操作方法：①將送入工具與鉆臺提升相連接；②將防磨導向裝置掛在送入工具上，確保兩端定位銷都掛合上，送入工具本體居中；③將防磨導向裝置下入至油管掛頂端，根據(jù)油補距深度及下入管柱的長度可做出判斷；④鉆工配合司鉆使用管鉗正轉提升油管，將防磨導向裝置與油管掛上端絲扣對接；⑤輕微上提判斷是否上滿扣，過提不得超過1 kN；⑥使用管鉗反轉管柱，并緩慢上提，過提不得超過1 kN，否則重新放回后再次邊反轉邊上提；⑦將送入工具退出。

3 現(xiàn)場應用

渤海油X-1S 井為館陶組的注水井，注入層位為NgII 油組，儲層厚度為309.8 m，套管射孔+優(yōu)質篩管防砂完井；采用φ 139.7 mm 套管進行單管合注，目前日注水量3 312 m3，注入壓力8.7 MPa。由于近期部分生產井提液生產后平臺生產水回注容量緊張，為滿足2020 年底油田零排放后注水要求，需要對該井實施解堵增注的新工藝。

施工步驟如下：拆采油樹安裝立管及防噴器；起出原井注水管柱，至井下安全閥(由于φ 139.7 mm 油管長12 m/根，無法立到鉆臺立根合，同時井口小平臺作業(yè)甲板也無法鋪放，需要使用平臺吊車配合將原井φ 139.7 mm 單根臨時甩至飛機甲板)；將井下安全閥甩掉后，重新下入原井注水管柱并回座油管掛；從油管掛內腔下入試壓、沖洗、解堵等工藝的施工管柱(BHA：井下工具+φ 73 mm SNU 油管+變扣+φ 73 mm油管)。

圖4 油管掛導向防磨工具和送入工具Fig.4 Anti-wear tool guiding and running tool for tubing hanger

為了從油管內腔順利下入施工管柱，現(xiàn)場使用了防磨導向裝置及送入工具，整套工具如圖4。在甩掉井下安全閥，下回原井管柱后，使用送入工具成功將防磨導向安裝在油管掛處，退出導向工具后順利從油管掛內腔下入多趟施工管柱配合進行解堵作業(yè)。施工過程中管柱下入順利，未發(fā)現(xiàn)油管節(jié)箍磕碰井口的現(xiàn)象，施工后油管掛絲扣完好。

4 結論和建議

防磨導向裝置的使用避免了施工管柱在立管中無法正常下入油管掛內腔、防止油管掛絲扣受損，為下一步的增產措施的實施提供了保障；通過送入工具與防磨導向裝置的配套使用減少了一次拆裝立管及防噴器的工序，提高了作業(yè)時效。

油管掛防磨導向工具能保護油管掛絲扣，并且可以將工具引入起到導向作用，為后續(xù)通過油管掛內腔下入作業(yè)管柱提供了保證。

送入工具能夠將防磨導向裝置成功投送到位，并能實現(xiàn)與油管掛的絲扣對接。該裝置與送入工具配合使用，能夠在不拆裝立管及防噴器的前提下，成功安裝防磨導向裝置，降低了作業(yè)風險，提高了作業(yè)時效。■