油水井管柱台肩的改进

朱文琪，沈 路，韩守连，吴茂娜

（1.中原油田设备管理部，河南濮阳 457001；2.中原石油工程有限公司海外工程公司，河南濮阳 457001；

3.长庆油田分公司机械制造总厂，西安 710201；4.中石化石油工程地球物理有限公司华东分公司，南京 20009）①

油水井管柱台肩的改进

朱文琪1，沈 路2，韩守连3，吴茂娜4

（1.中原油田设备管理部，河南濮阳 457001；2.中原石油工程有限公司海外工程公司，河南濮阳 457001；

3.长庆油田分公司机械制造总厂，西安 710201；4.中石化石油工程地球物理有限公司华东分公司，南京 20009）①

对90°台肩油水井管柱在使用过程中存在的问题进行了深入调查研究，认为在油水管柱起下作业过程中，油水井管柱90°台肩容易损伤封井器胶芯，并产生一系列问题。为了从根本上解决问题，提出了15°～45°台肩油管接箍及其配套工具的改进建议。

油管；接箍；台肩；不压井作业装置

目前，大多数油田采用90°台肩油管（如图1）。在传统的开发和作业工艺以及作业设备应用过程中，90°台肩油管基本可以满足使用要求。随着油田开发工艺和作业工艺、作业设备的技术进步，当前油管90°台肩损伤不压井作业装置封井器胶芯问题已经凸显出来，成为制约油田开发及新技术、新工艺、新设备应用的瓶颈。

为了解决油管90°台肩损伤封井器胶芯问题，虽然国内外都在研究，但至今都不理想。

国外有比较复杂的静密封技术，但静密封技术因需安装10 m高的防喷管，存在系统稳定性不足等问题［1］。2009年国内在作业过程中发生设备失稳事故。国外另一种方案是采用伸缩式防喷管技术，对单根油管分4段4次输送，在实现静密封的同时，缩短了防喷管，既不存在油管90°台肩损伤封井器胶芯问题，也解决了系统稳定问题［2］。但又引出2个新问题：①输送每根油管，动力机构要往复升降4次，效率低下；②必须靠钳牙抱紧管身替代吊卡，对管体有一定伤害。

国内生产厂家对动密封装置加装传感器，理论上是当接箍将遇胶芯前，由传感器感知，通知控制系统降低液压系统压力。但因井筒油、气、水、沙变化无常，传感器的效果不理想，问题仍然没有得到有效解决。

因此，研究解决90°台肩油水井管在使用过程中存在的问题，已成为油田当务之急。

图1 90°台肩油管接箍

1 90°台肩油管在使用过程中存在的问题

1.1 损坏封井器胶芯

2009—2012年，中原油田先后给6个采油厂各配置2～3台不压井作业装置。该装置采用目前国内外较先进、性价比较高的动密封技术。动密封技术必配环形封井器，当起下油管时可以保证井口密封。但是，油管在起下作业过程中，油管接箍90°台肩对环形封井器密封胶芯剪切损坏严重［3］。对于井口压力0.5 MPa以下的油水井，液压系统压力保持8 MPa以下，可实现有效密封。但1口井一般要损坏1个胶芯，对于井口压力高于0.5 MPa的油水井，损坏的胶芯更多。依据采油二厂作业大队统计结果，即使严格执行操作规程，平均单井损坏5个胶芯，个别井损坏的胶芯多达10余个。一个胶芯价格大约5 000元，更换胶芯不但非常麻烦，而且劳动强度大。频繁更换封井器胶芯不仅增加了作业成本，而且严重影响了作业时效，挫伤了作业队使用不压井作业装置的积极性。

1.2 油气藏得不到有效保护

为避免或减少胶芯损坏，有些作业服务公司不得不采用敞口作业修井。

不压井作业装置主要是防止冒喷，清洁生产，改善作业现场环境。油田各采油厂当前的不压井作业装置更多应用于水井或井口近常压油井。油田配备“带压作业装置”的初衷是为了应用于压力范围更宽的油气井，以便保护油气藏，减少或避免压井作业对油气藏的影响。由于油管90°台肩对封井器胶芯损坏严重，而未能发挥带压作业装置的作用。压力稍高的油气井作业前仍需要压井，油气藏得不到有效保护。

1.3 导致抽油泵卡泵

不压井作业装置应用于接近常压的油井1 a后，发现油管90°台肩向下运动时将胶芯损坏之后，胶芯残片落入油井，导致油泵入口不同程度堵塞，影响泵效，甚至导致卡泵停井。

1.4 定向井套管磨损严重

水平井套管下部不可避免存在沙泥淤积，油管90°台肩增加了起下油管阻力，甚至易出现沙卡。水平井、大斜度井、开窗侧钻等开发井，在起下油管过程中，油管90°台肩对套管内壁磨损严重。

1.5 井口套管磨损严重

下重载荷油管柱的过程中，受现场各种因素影响，游动滑车轻微摆动，或造成油管柱和井口不同心，经常发生油管90°台肩磨损井口套管的问题，致使井口套管卷边缩径，大尺寸的工具难以下井。

1.6 影响自封封井器应用效果

自封封井器内部有自封胶芯。在起下油管柱过程中，油管90°台肩损坏封井器胶芯，在冲沙等作业中易出现冒喷问题。

2 解决措施

为了解决不压井作业装置应用问题，近年来不少厂家在作业设备与装置改进上下了很多功夫，但效果并不理想。在起下油管柱作业过程中，油管90°台肩损伤封井器胶芯带来的一系列问题仍得不到有效解决。

为了从根本上解决上述问题，经过详细地调查研究，采取了如下解决方案，取得了较好的效果。

1） 研制了15～45°台肩油管接箍（如图2），并于2012年获国家实用新型专利［4］。90°台肩犹如“一把刀”刮擦封井器胶芯，造成以上问题突出。15°～45°台肩有了倒角，理论上角度越小，对胶芯的损伤越小，但要考虑起吊卡的实际问题。经过试验，认为25°台肩较为理想。

图2 15～45°台肩油管接箍（α＝15～45°）

2） 为了能配合15～45°台肩油管接箍的使用，研制了各种15～45°台肩油管吊卡。

3） 改进环形封井器、自封封井器胶芯。使其两端入口处锥度与解雇锥度相适应。

3 结论

1） 将油管90°台肩改进为15～45°台肩，从根本上解决了在起下油管柱过程中90°台肩损伤封井器胶芯带来的一系列问题。

2） 可解决当前不压井（带压）作业装置推广应用问题，实现带压作业（压力≥14 MPa油气水井），使不压井（带压）作业装置真正应用于有压力的油气水井，保护油气藏。

3） 15～45°台肩油管推广应用及配套吊卡、封井器胶芯、不压井作业装置改进与优化，有利于推动石油行业的技术进步。

［1］ 陈蔚莤，穆延旭，付元强.国外不压井作业机［J］.石油机械，2005，33（1）：63-65.

［2］ 常玉连，魏静，高胜，等.独立式不压井作业装备技术发展［J］.石油矿场机械，2011，40（4）：12-16.

［3］ 刘峰，王太星，魏景山，等.不压井作业油管堵塞器胶筒的接触应力分析［J］.石油矿场机械，2013，42（8）：33-36.

Consideration of improving tubing shoulder

Deep research and study are conducted in this text，aiming at the existing problem during the utilization of the 90°shoulder tubing and presenting such opinion that during the process of tubing tripping.The 90°shoulder may damage BOP rubber core and so incur a series of problems.In order to resolve the problems fundamentally，a proposal of development of 15°～45° shoulder tubing coupling is put forward in this article，as well as auxiliary tools.

tubing；coupling；shoulder；un-killing well device

TE934.5

B

10.3969／j.issn.1001-3842.2014.09.027

1001-3482（2014）09-00100-03

2014-02-16

国家实用新型专利“一种油管接箍”（ZL20122 0137119.X）

朱文琪（1966-），男，河南濮阳人，高级工程师，主要从事油田设备管理工作，E-mail：zbczwq＠sina.com。