石油系統井下作業常見工具操作方法分析

張亭　石海兵　黃芳銀

摘要：我國油田多數進入了高含水開發采集階段，不僅增加了開采石油的難度，同時也給石油企業的快速發展帶來了很大的壓力。由于油田使用時間的不斷延長以及油田勘探開采工作的不斷深入，使得油田逐漸老化，油田的正常運行不斷地出現問題，影響油田礦井采油的效率。本文主要對石油系統井下作業常見工具操作方法進行探討。

關鍵詞：開采石油;操作方法;井下工具;E型閥;RD和RDS閥;CHAMP封隔器

1石油系統井下作業

1.1井下作業的基本特征

在石油開采領域中，井下開采作業作為重要的石油開采工序，其相關工作也就十分重要。由于石油開采工作環境和技術的特殊性，使井下工作具有以下幾個基本特征：首先，人員流動性大，這也導致其沒有較強的專業技能，作業質量較低。其次，作業管理效率較低。石油井下作業工作量比較大，并且作業人員主要分布在井下各個區域，因此不能實現作業人員的集中管理。而且石油井下作業的工序十分復雜，環境更為復雜，一旦出現出發事故，也不能直接對以組為單位的作業人員內進行具體的追責，所以其作業管理水平較低。另外，由于井下工作會受到氣候、作業工具等因素的影響，不能固定具體的作業時間，導致其工作質量受到嚴重影響。

1.2井下作業工具的設計原則

因為石油井下作業的工作復雜且難度技術較高，所以在對井下作業常見工具的設計過程中要遵守幾點原則：首先，常見那工具必須具備較強的可靠性，能夠在高風險的作業環境下，進行工作使用，要嚴格按照相關標準規定進行設計使用。其次，其要具備有較強的可維護性，使其在出現故障的情況下能夠較為便利的進行檢修。因此，在設計過程中，要提高工作的靈活程度。隨著勘探的不斷深入，井越來越深、溫度壓力越來越高，部分井的井深、地層壓力、地層溫度分別達到了8000m、140MPa和200℃，進入超深超高壓超高溫時代，原有的測試工具和配套已不能完全滿足勘探評價工作的需求，必須對原有測試工具和管柱體系進行改進和優化，以提高測試工具和測試工藝的可靠性;通過對原有的測試工具進行改進形成了新的“四閥一封”、“五閥一封”測試工藝技術。該技術將有效的支撐超深超高壓超高溫井的測試技術，為三超井測試工藝提供了強有力的技術支持。因此為適應國內進行超高壓壓裂施工等工藝需要，針對51/2”套管就需要設計性能更加優越的小規格大通徑耐高溫高壓的井下工具：比如4.133”E型差動循環閥、4.133”RD和RDS閥、51/2”CHAMP封隔器。（1）4.133寸E型差動循環閥的下接頭上端內孔密封槽結構的設計，解決了現有技術中循環外筒或者下接頭內部的密封槽較深，不便于拆裝密封件的問題;將外筒循環孔和心軸循環孔的孔徑加大，解決循環外筒和循環心軸上的循環孔無法完全對正，影響循環作業的問題;將該工具的通徑增大到50mm，解決了該工具通徑較小，影響管串排布的問題。（2）51/2”CHAMP封隔器通過優化水力錨卡瓦安裝在水力錨本體上的分布結構，從而有效解決了整個管串排布問題的同時避免工具上躥的問題;水力錨安裝數量的增加，加之水力錨卡瓦帶動合金齒外移后鑲嵌于套管內壁上，從而使錨定力增大，即使封隔器座封后地層壓力增高，上頂力增加，也可防止工具上躥;（3）4.133寸RDS閥通過優化密封結構，提高密封效果，避免密封失效導致工具功能失效的弊端;該工具將常規的直孔傳壓優化為60°的斜孔結構，改變傳壓孔方向來改變液體進入的方向，從而減緩對芯軸表面的沖蝕;該工具將常規的單密封槽結構優化為雙密封槽結構，并采用OTP（O型圈+特氟龍支撐+PEEK支撐）密封組合的方式，既能將耐壓強度提高30%，又能隔離泥漿進入工具內狹小細縫內而影響芯軸下行，為芯軸下行后使球閥完全打開提供條件;將心軸外圓設計成螺紋，有利于增大密封空間，使得同樣的流體進入減緩心軸下行速度，確保球閥正常關閉;該工具結構簡單，密封效果好，增大工具孔徑來改善通管串排布受限的弊端。

2石油井下作業“五閥一封”測試工藝常見工具操作方法

2.1E型差動循環閥

針對51/2”套管，4.133寸E型差動循環閥是一種投球后，管柱內加壓操作可關閉循環孔的循環閥，長作為酸壓作業中的替液閥使用;循環作業過程中循環孔始終處于開啟狀態，循環作業完成后，從井口將一只鋼球投入油管內，用泵車以一定的排量和壓力向油管內連續連續注入液體從而使循環孔關閉，球座釋放使鋼球通過通徑自由下落，該工具在使用過程中，一旦循環孔關閉將無法再次打開。

2.2RD和RDS閥

針對51/2”套管，4.133寸RDS閥是一種用于套管井內靠環空壓力操作的一次性全通徑安全循環閥，通過環空加壓使破裂盤破裂，環空壓力進入破裂盤孔內推動心軸下行，關閉球閥，同時循環孔打開，從而形成循環通道;此工具主要用于在地層測試結束時封隔油氣層并進行循環作業，同時該閥的球閥和測試閥的球閥之間圈閉一段地層流體樣品。在井下作業中，該閥被關閉后將不能再次打開;做為安全閥，可以在測試期間的任一時刻操作該工具，以封堵測試管柱;將RDS閥的球閥部分卸去，換上一個下接頭，此工具就變成一個單作用的RD閥。

2.351/2”CHAMP封隔器

51/2“”CHAMP封隔器是一種帶有同心旁通的墻掛式可回收封隔器。當下入井中時，旁通保持打開狀態直到卡瓦被控制卡瓦滑套的J型槽坐封。旁通通過一個平衡活塞來保持關閉，這個平衡活塞主要利用工作管柱的壓力在上密封套上產生一個向下的力來防止旁通被抽吸打開。水力錨卡瓦錨定可以防止工具被抽吸到井外。旁通使所有吸入的液體在工具下端流動。在封隔器底部循環期間，這個設計特征可以防止傳統旁通不小心打開。另外，當膠筒通過套管的干涉點時，如果膠筒不小心暫時密封，CHAMP封隔器旁邊的循環不會被打斷。

3做好油井系統井下作業常見工具的管理措施

3.1加強井下工作現場的人員相關技術培訓

在井下作業過程中常常存在著工作人員不按規定操作工具，導致井下作業工具損壞的現象。井下作業工具一旦損壞就會影響工期，如果是小故障，工作人員可以自己解決，如果是大問題就必須等待專業的檢修人員，但是對于偏遠的工作地區，等待專業的工作人員來檢修，是非常影響工作效率的，如果故障總出現，專業檢修人員心理上也會反感。為了避免這些操作上不必要的麻煩，應加強井下工作人員的培訓，提高他們的責任心和安全意識。

3.2加強井下作業工具的操作管理

培訓過程中也要對工作人員普及井下作業工具的基本專業知識，使他們知道每個小零件的重要性，不要在工作過程中隨便動每一個零部件，合理規范的操作設備，嚴格強調工人要按標準要求操作井下作業工具，盡量降低工具的故障率，確保井下作業安全順利的進行。對于違規操作者進行相應的懲罰或警戒，對于井下作業現場管理既要考慮環境限制又要有嚴格的規章制度。

4結語

綜上所述，隨著石油企業的發展以及工業對石油的需求不斷增加，有效的管理石油系統井下作業操作工具的操作方法，對于提高井下作業的安全性，降低作業難度是非常有用的一種對策，尤其是在采油難度越來越大，儲油層石油越來越少的情況下，保障油井、礦井開采和采集的安全性是非常重要的。所以，要對操作方法熟練掌握，能夠有效的提升石油資源開采的工作效率和石油質量，并且能夠有效的保證其工作的安全性。

參考文獻：

[1]肖磊.石油系統井下作業常見工具操作方法分析[J.山東工業技術，2020，03：58.

[2]馮靖堯.關于石油系統井下作業工具的研究[J].化學工程與裝備，2019，（12）.