745-5節流器故障原因與解決方案

張曉峰

摘要：本文結合油田生產現狀，分析745-5 節流器產生故障的原因，通過較小的技術改進，增大745-5節流器的開啟壓力和耐壓性能，擴大了該工具的應用范圍，通過運用于實際生產，取得了良好的效果。

關鍵詞：節流器;故障;驗井口;驗套;解決;改進;現場應用;效益評價

一、問題提出

745-5節流器（以下均簡稱為節流器），結構由上接頭、調節環、隔環壓縮彈簧、中心管、單流閥、閥座接頭等組成。原用途是用于分層注水，現主要用于油、水井驗井口、驗套等施工。

在油、水井作業施工中，驗井口、驗套施工是必不可少的作業內容，節流器是采油、注水井驗井口、驗套施工作業中使用最廣泛的井下工具，也是決定施工作業成敗的關鍵工具。我廠目前共有油水井840多口，每年作業施工需要驗井口、驗套使用745-5節流器200多套。因作業施工技術要求變化，驗井口施工試壓大幅提高后，頻繁發生多井次節流器中心管的斷脫、變形、封隔器坐封不完全等原因造成驗井口、驗套作業失敗，通過查閱《井下工具使用臺帳》、《井下工具回收拆卸記錄》等日常工作資料發現：6個月共使用節流器98套，發生故障14井次，節流器使用平均故障率高達14.2%，節流器故障率高已嚴重影響了采油生產，達不到采油工藝要求。

745-5節流器屬于可修復多次使用工具，，平均每套下井重復使用的次數在5次以上。由于重復修復使用次數較多，加之該型號節流器原來是應用于分層注水使用，其閥座開啟壓力僅為0.7-1.2MPa。為了驗證是否因為加起來閥座開啟壓力低導致作業失敗，我們先對封隔器試壓30MPa、20MPa、10MPa、8MPa、5MPa，然后測量封隔器的膠筒壓縮距離分別為60mm、60mm、60mm、60mm、54mm，由此說明，由于井下情況的特殊性，部分封隔器在節流器開啟時還沒有完全坐封，從而造成封隔器失效，驗套（井口）作業返工。說明節流器開啟壓力低是造成封隔器坐封不完全，導致施工作業失敗的主要原因，因此，提高節流器的開啟壓力是首先要解決的問題。為了用作驗套、驗井口施工，將開啟壓力調節到了5-8MPa，但是在作業現場驗套、驗井口施工時，400型水泥車壓力難以準確控制，試壓時瞬間壓力超過40MPa（節流器理論承壓載荷為30MPa），造成節流器頻繁損壞。

經拆檢已報廢8套節流器發現：其中6套中心管變形而報廢，另2套因中心管絲扣斷脫發生節流器落井事故。通過對斷脫的中心管測量，發現中心管斷裂部位壁厚不足2mm。分析認為節流器中心管壁薄、承壓強度低是造成節流器報廢、中心管斷脫事故的主要原因;在作業現場施工易發生封隔器未完全坐封節流器就開啟，造成驗套、驗井口作業失效。為達到驗套、驗井口施工中封隔器完全坐封后節流器再打開的效果，現有節流器開啟壓力僅5MPa已無法滿足現場需要。

二、工作原理

施工時，在節流器上部聯接水力壓縮式封隔器、下部聯接底部球座，水力壓縮式封隔器上部聯接油管柱。將聯接好的管柱下放到預定高度，從油管柱內打壓6～8MPa ，封隔器坐封，液流經節流器中心管的水槽作用單流閥，單流閥壓縮彈簧而離開閥座接頭，閥門打開，節流器閥頭開啟，水流進入要檢驗的管柱，繼續打壓至35MPa，檢驗井口、套管是否合格。

三、解決方案：

為解決節流器中心管變形、斷脫、開啟壓力較低等問題，通過對節流器中心管進行測量：中心管外徑為73mm、內徑為63mm，本體壁厚為5mm，絲扣處壁厚僅2mm;其彈簧外徑為18mm。經測量并結合現場作業施工要求反復試驗，對節流器進行以下改進改進：

1、將中心管外徑改為66mm，內徑減少到46mm，兩端連接絲扣由2寸半平式油管改為2寸加大油管扣，使其本體壁厚達到10 mm，絲扣處壁厚達到7mm，節流器的承壓強度由30MPa提高到40MPa以上。加厚中心管內通徑為46mm，與封隔器內通徑相同，不影響液流通過;節流器中心管尺寸雖進行改進，但加工工藝不變，工作性能得到大幅提高，可以有效避免節流器斷脫、中心管變形等問題，并且為下一步的彈簧改進留下了余地。

2、節流器彈簧由直徑18mm增加到22mm，彈簧彈力增加可以使節流器開啟壓力由5MPa提高到8-10MPa，承壓強度由30MPa提高到40MPa以上，確保封隔器完全坐封后節流器開始工作。彈簧直徑加粗，但最大外徑為113mm，與改進前節流器最大外徑一致，最小內徑雖然比改進前縮小，但改進的中心管的內徑有所縮小，因此，不影響工具組裝使用。

節流器結構尺寸雖進行改進，但加工工藝不變，該項改進由生產廠家按要求加工，因此不需要額外增加成本。

四、現場中的應用

1、經濟效益

1）節流器中心管及彈簧的改進，可要求生產廠家按要求加工，因此不需要額外增加成本。

2）每年可以減少斷脫事故6-8井次，減少驗套、驗井口作業封隔器失效8井次，按一次打撈作業費用2.1萬元平均5-6次打撈成功，每次驗套、驗井口費用0.7萬元計算，可減少作業成本67.5萬元;

3）可以減少打撈作業時間每井次5-8天左右，按每口井平均產油1.5噸計算，可累計減少45噸油的損失，按每噸油0.4815萬元計算，每年可實現增效21.67萬元。

4）中心管加厚可避免作業現場使用時高壓造成中心管變形報廢問題，使節流器重復修復使用次數提高到每套8-10次，按照每套節流器1138元計算，每年可以多修72套，節約成本8.19萬元。

每年共計可以節約97.36萬元。

2、社會效益及應用情況

改進后的節流器在工作過程中，可以有效避免節流器斷脫、中心管變形、封隔器驗套、驗井口失效等問題，可提高作業時效、減少油水井站產時間，具有較好的社會效益。截止目前，改進后的745-5節流器全面應用于我廠的驗井口驗套施工作業中已下井使用400多井次，使用效果良好。