ZFKQ-110解封开关的研制与应用

张 峰，秦世群，张季民 刘庆云，张春林

(中石化河南油田分公司第一采油厂，河南 南阳 474780)

ZFKQ-110解封开关的研制与应用

张 峰，秦世群，张季民 刘庆云，张春林

(中石化河南油田分公司第一采油厂，河南 南阳 474780)

针对水力锚在泵封一体化管柱在现场应用中不能解封的问题,研制了一种ZFKQ-110解封开关，该开关主要由上接头、外筒、滑芯和下接头组成，通过剪断剪钉使滑芯与下接头脱开，便可沟通油套环空并使水力锚解封。现场应用表明，该工具能够满足使用泵封一体化管柱的需要，较好地解决了水力锚不能解封的问题。

解封开关；水力锚；一体化管柱

油田进行分层开采时常使用泵封一体化管柱，即抽油泵下部连接常规封隔器封下层采上层[1]，这种管柱具有操作简单、作业费用低等优点，但当下层存在一定压力时，若仅用封隔器和泵生产，则下层的压力会对封隔器产生上顶力，致使封隔器失效。针对上述情况，一般采用抽油泵下接丝堵和耐下压的水力锚及封隔器，这样封隔器便能在生产中座封牢靠。现场应用中发现，由于管柱内外存在压力差，水力锚锚爪经常不能很好回收，致使封隔器不能解封，导致管柱起不出来[2]。为了解决上述问题，笔者研制了ZFKQ-110解封开关。

1 ZFKQ-110解封开关的结构

表1 ZFKQ-110解封开关工具主要技术参数

ZFKQ-110解封开关主要由上接头、滑芯、剪钉、中间套、密封圈和下接头等零件组成(见图1)。滑芯由1对金属键和1个圆柱组成，其中金属键起固定滑芯和上接头的作用，可使解封开关与管柱一起转动。滑芯一端外径设有2道密封圈，密封圈对下接头产生密封作用。外筒内侧铣有4道对称槽，滑芯的键可沿对称槽滑行，外侧有4个剪钉和4道过流孔，过流孔是液体从油管流向套管的通道，可根据需要打开或关闭过流孔来沟通油管和套管之间的压力，保证水力锚的正常工作。ZFKQ-110解封开关工具主要技术参数如表1所示。

图1 ZFKQ-110解封开关结构示意图

2 剪钉直径的确定

由于必须通过剪钉的拉断来打开解封开关，因而既要满足下层上顶力不能剪断剪钉，又要满足在封隔器中途解封时上提管柱的提力不能拉断剪钉，为满足上述条件，可通过如下公式[3]确定剪钉直径：

式中，D为剪钉直径，mm；F为封隔器解封力，N；τ为钢材抗剪强度，N/mm2。

3 工作原理

图2 泵封一体化封下采上示意图

泵封一体化封下采上示意图如图2所示。解封开关的上接头与抽油泵下面的筛管联接，下接头与水力锚联接，在封隔器到达指定位置座封后，便可完井开始抽油。当需要取管柱时上提管柱，在管柱自重的基础上再加拉力6～7t时剪断剪钉，滑芯上移，这时密封圈和下接头脱开，密封失效，套压下降，最终使油管压力和套管压力平衡。由于没有压力差，水力锚锚爪收回，上提管柱时封隔器便可解封，最后取出全部管柱进行检泵。从上述工作流程可以看出，使用解封开关具有如下优势：①工作可靠。解封开关的上下接头通过油管螺纹与管柱相联，滑芯与下接头有2道耐油橡胶圈，密封可靠，能保证水力锚、封隔器以及抽油泵的正常生产。②操作简单。使用解封开关时只需上提管柱拉断剪钉并打开过流孔，不需要其他辅助操作，便于现场工人熟练掌握。③不增加管柱受力。使用该工具后可使抽油管柱不承受轴向压力，因而不会出现油管弯曲问题。④可重复使用。使用该工具后维护简单，只需更换密封圈和剪钉，因而对解封开关可以重复使用。

4 现场应用

2010年5月在河南油田下5-101井和下T5-362井使用ZFKQ-110解封开关。2010年10月分别对解封开关进行测压和检泵，在上提18t时(管柱自重12t+开关工具6t)剪钉剪断，水力锚和封隔器顺利解封，拉力计迅速恢复到12t，管柱顺利起出，查看起出的解封开关，发现解封开关已打开，水力锚锚爪已回复原位，达到了设计的目的。现场应用表明，ZFKQ-110解封开关完全能满足泵封一体化管柱中解封水力锚的需要，达到了优化管柱、减少作业工序和费用的目的。

[1]杨康敏，罗洪友，刘花军，等．不动管柱换层堵水工艺技术研究与应用[J].钻采工艺，2002，25(2)：37-39.

[2] 杜晓瑞，韩原仁，王桂文，等.钻井工具手册[M].北京：石油工业出版社，1999.

[3]吴奇，王林，陈显进，等.井下作业工程师手册[M]. 北京：石油工业出版社，2007.

[编辑] 李启栋

10.3969/j.issn.1673-1409.2011.04.018

TE358

A

1673-1409(2011)04-0057-02