石油系统井下作业工具研究

刘艳伟+张延开+白永占

摘要：井下作业在石油开采工艺中一直占据着重要的核心地位。在开发石油与天然气的过程中，井下作业旨在当油田进行勘探开发时可以确保油井高效生产，这是一项必不可少的核心技术。文章通过对石油系统井下作业工具进行分析和研究，指出了井下作业中工具的具体操作方法以及井下作业的特点，与此同时，对井下作业的安全性提出了几点有效措施。

关键词：石油系统；井下作业工具；设计原则；操作方法；石油开采工艺

中图分类号：TE92 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）33-0133-02

1 概述

在石油行业的领域中，井下作业被认为是石油系统中的重要环节，所以，本文通过研究分析井下工作的特点及其工具设计原则，提出了我国现阶段常用的石油系统井下作业工具相关操作方法。

2 井下作业的特点及其工具的设计原则

2.1 井下作业的特点

第一，职工人员流动性较大，且工作强度较高，在从事井下工作的人员中，大部分来自于通过中介公司外聘的员工，这就使得井下修井作业的工作人员的综合技术水平参差不齐。第二，井下作业缺乏规范标准，其主要体现在通用性、批量性程度较差，与此同时，其对于施工的工序有着复杂的要求。施工作业过程以班组为单位，这使得如果实际作业出现了质量问题，很难准确地对相关岗位与个人的责任进行追究。第三，施工人员较为分散，其作业时间无规律。由于进行作业的井位不同，施工队伍不能高度集中，而且在施工过程中，施工工具、天气等各类因素都会限制施工作业的进程，使得施工人员难以有稳定的作业时间，井下施工作业管理效率也被大大削弱。第四，对井下作业进行直接检验较为困难，使得许多问题被隐藏起来。

2.2 井下工具设计原则

第一，遵循“安全第一，预防为主，综合治理”安全生产方针，确保试验装置设计的可靠性，严格按照国家的相关法律法规进行建造。第二，遵循可维护性原则，在井下作业的实际生产过程中，应秉承实用、方便、易维修的一系列设计原则。第三，遵循灵活性原则，在井下作业时尽可能采用灵活性高的设备进行组合，以保证今后实验工艺和设备的改造顺利进行，从而达到满足各种新型钻采工具试验要求的目的。第四，遵循实用性原则，多用成熟模式，以达到方便、实用的要求。按工程的要求对测量精度进行配置，追求其实

用性。

3 石油系统井下作业常见工具的操作方法

3.1 公锥定义及其操作方法

公锥属于一种专业的常用修井打捞工具，主要是从有孔落物内孔实施造扣打捞。公锥的整体结构为长锥形，由两个部分组成，分别是分接头与打捞丝扣。通常当公锥落入到打捞物内孔中，会给予适当的钻压，然后对钻具进行转动迫使打捞螺纹受到挤压从而吃入到落鱼内壁，以实现造扣，然后在其可以承受的扭矩和拉力中将其进行上提或者倒扣出部分落物或全部落物。

其使用方法为当工具下落，达到距鱼顶上方1～2m，则应对泵进行一定程度的冲洗，与此同时，还要按照规定，将工具落到鱼顶，观察泵压变化情况。当出现操作中泵快速升压，也就意味着重表悬重在快速降低，那么就表明了公锥已经被放到了鱼腔当中，所以，接下来的事情就是开始造扣打捞作业，相反，如果泵压无变化，悬重会慢慢降低，这就意味着公锥并没有到达鱼腔中，而是到了鱼腔的外壁环形空间，这时，应该将其上提钻柱，与此同时，将其进行适当旋转，重新对准鱼腔，在未出现泵压上升和悬重下降时，决不能进行下一步的加压和打捞工作。

3.2 母锥定义及其操作方法

母锥主要是一种专门从油管、钻杆等柱状落物外壁进行造扣打捞的工具，具有长锥形整体结构，涵盖了接头与本体两部分。母锥主要依赖于打捞螺纹在钻压与扭矩作用下吃入落物外壁进行造扣打捞。

其使用方法具体为：在施工之前，要仔细地检查地面矛杆尺寸和卡瓦上滑动的灵活性，保证卡瓦的灵活性达标；而且，当母锥下到距离鱼顶上部1～2m时，开泵进行冲洗，并及时测得泵压和悬重的变化，接着继续往下放管，直到悬重有了明显的下降时，再观察其变化情况，然后将管柱上提，悬重如果增加了，则意味着此次捞获完成了。母锥进行倒扣时需将其提升到额定，然后再增加10～20kN的负荷。

3.3 液压防喷盒定义及其操作方法

液压防喷盒的功能在于进行油井抽吸以及对井口封闭。液压防喷盒对防止原油、酸液等的喷出起着关键的作用，它确保了工人们的作业的安全性，创造了一个安全的作业环境。其使用方法具体为在使用液压防喷盒的过程中，通过手动压泵来控制液压管线，让控制阀完整地传送到防喷盒，以此推动活塞，从而达到确保密封胶筒形成多级收缩的目的，而且，钢丝绳和防喷盒体也要被密封妥善。钢丝绳下放时，通过手压泵及时回油，让活塞复位。

3.4 卡瓦压缩式封隔器定义及其操作方法

卡瓦压缩式封隔器能够有效地防止油管柱轴向移动，它主要依靠的是下放一定管柱重力的坐封封隔器，压缩胶筒，增加直径，套环行空间、封隔油，能够在卡堵水、分层试油和浅层酸化压裂中进行使用，卡瓦压缩式封隔器与丢手间进行配合能够实现无管柱封层。在封隔器下井过程中，滑动销钉留在短轨道内，卡瓦上行程被限制，无法和锥体形成良好的接触，也就无法实现坐封。这时，扶正器摩擦块会受到一个弹力作用，并与套管内壁产生一个摩擦力，然后管串和扶正器共同运行，让滑动销钉能够保持在短轨道内。

当解决其位置的问题后，将管串上提，留出适当的距离，让滑动销钉可以进到长轨道内，然后，放下管串，卡瓦被迫打开，使得套管的内部和卡瓦保持咬合，以此来实现封隔器的支撑。如果管柱压力达到了满足值，锥体剪钉同时将被剪断，再上提椎体，压迫胶筒，达到约7～10吨的扩径，那么，整个封隔器的坐封就完成了。在解封的时侯，上提管柱，使胶筒没有了失去压迫力缩径，这样，管柱上行将会带动椎体脱离卡瓦，因而支撑解除，完成解封。

4 井下作业安全的相关措施

4.1 提升井下作业人员安全意识

想要提升井下作业人员安全意识，企业就要加大对井下作业人员进行安全教育培训，严格遵循操作规程作业，树立“安全第一，预防为主，综合治理”的生产理念。与此同时，加强对企业的劳动保护的重视程度，特别在井下作业安全技术、作业工具以及作业时间等方面更要加大保护力度，相比之下，保证作业人员的体能更是重中之重，决不能让二十四小时连续工作的情况

发生。

4.2 优化安全管理模式

企业必须贯彻落实井下作业安全责任制度，树立正确的安全管理观念，坚持以人为本原则，建立一套完善的、先进的安全管理模式。在每一个企业中，员工们都占据着重要的地位，所以，只有当企业实施安全、健康的管理制度，才能做到有效地保护这些人力资源，使企业在安全的状态下，有序地生产经营。建立一套完善的、高效的安全管理模式，无论是企业管理者，还是技术人员或者职工，都会使其对安全产生一定的责任感。安全管理模式是一项极为繁琐的工作，应成立专门的安全管理委员会，对下属职工进行明确的分层管理。

5 结语

综上所述，随着石油、天然气开采行业的不断发展，许多井下作业工具被制造出来满足井下作业需求，本文通过对石油系统井下常用的作业工具进行分析研究，指出了井下作业中工具的具体操作方法以及井下作业的特点，与此同时，在使用这些工具时，要切实保证其质量过关，实现井下作业安全、可靠的目标。

参考文献

[1] 李逵.石油系统井下作业常见工具操作方法分析[J].中国石油和化工标准与质量，2013，（13）.

[2] 韩虎成.浅谈石油系统井下作业工具的研究[J].化学工程与装备，2011，（8）.

[3] 李贺一.石油系统井下作业常见工具操作方法分析与研究[J].中国石油和化工标准与质量，2014，（3）.

作者简介：刘艳伟，男，河南浚县人，河北省任丘市华北油田公司第一采油厂作业大队助理工程师，研究方向：石油系统井下作业。endprint