连续油管连接器研究与应用

侯建峰 吴正银 蔡小虎

摘要：快速连接和解锁脱手是此快速连接器在连续油管作业中所要解决的主要问题，以达到在使用的过程中能够实现快速连接和解锁脱手的目的，在建立连续油管速度管柱应用当中起到很好的作用，提高连续油管作业效率和施工效益。

关键词：连续油管 液压 解锁 连续油管连接器

一、前言

在油气田生产中，连续油管作业具有搬迁安装简便快捷、效率高、费用低、可带压作业等特点，目前连续油管作业被广泛应用于冲砂、气举、清蜡、酸化、打捞等作业中。施工前需使用连续油管连接器与井内管柱相连建立通道，并且连接器需具备连接强度高、可拆装等特点，以满足连续油管在作业过程中升降、回收等操作的要求。

现用的连续油管连接器上、下接头之间为螺纹连接，接头两端分别与连续油管和井内管柱相连，拆装时需转动其中一只接头来完成，使用不便。基于上述可知，提供一种连接力强、可拆装的连续油管连接器是十分必要的。

二、连续油管连接器设计思路

该连续油管连接器包括上接头和下接头两部分，并且下接头与井内其他管柱连通。其中，连续油管的端部被切割成多个瓣状体，且每个瓣状体末端上设置有凸起的台阶，上接头下端的外壁上设置有多个与瓣状体及其设置的台阶相配合的凹槽，连续油管穿入上接头，同时端部的每个瓣状体向外翻卷并卡入上接头外壁上的凹槽内，下接头通过螺纹连接的方式套装在上接头上，并压紧连续油管的瓣状体，并且下接头的内壁上设置有与上接头下端相抵的环形台阶。

在应用时，首先将连续油管作业车上的连续油管的端部与上接头连接（即使连续油管套设在上接头内，并使连续油管端部的瓣状体向外翻卷并卡入上接头外壁上的凹槽内），下接头与井内的管柱连接，然后将上接头与下接头螺纹连接，则建立起连续油管与井内管柱之间的作业通道，然后进行相应的连续油管作业;在回收连续油管时，将上接头与下接头拆开，以便于连续油管作业车移动至其他油井处进行其他连续油管作业。

三、關键技术分析

3.1研发目的

我们研究所要解决的技术问题在于，设计一种避免使连续油管和井内管柱转动即可进行拆装的连续油管连接器及其应用。从而通过该工具来实现连续油管与井内管柱或井口快速连接，同时保证连接部位的密封与抗拉强度。

3.2连接器结构及工作原理

初步设计结构为：上接头、下接头，上芯管、下芯管、锁紧件、解锁件。该连接器主要利用具有多个锁紧槽及解锁槽的设计，使锁块进入相对应槽内实现锁紧和解锁。

设计主要结构共分为五级环形台阶，上接头的外壁上为第一环形台阶，解锁件内壁上为第二环形台阶。解锁件位于第一、二环形台阶之间。上芯管外壁上为第三环形台阶，弹性复位件位于第二、三环形台阶之间的上环形腔体内;锁紧滑套内壁上为第四环形台阶，下接头外壁上为第五环形台阶，锁紧滑套位于第四、五级环形台阶之间，并且在第四环形台阶与下接头之间形成下环形腔体内设弹性复件;辅助结构设计有锁紧滑套上端相抵的限位块及多个驱动孔、泄压孔。

图中参数解释如下：

现场使用连接时，将上接头与连续油管连接，将下接头与油气井的井内管柱连接，将上芯管插入下芯管内后利用锁紧件锁紧实现连续油管和井内管柱稳定连接。需要回收连续油管时，通过控制解锁件进行解锁，进而使上、下芯管脱开，实现连续油管与井内管柱的拆卸。

3.3主要关键技术

通过设置连续油管和井内管柱连接的上接头和下接头及与上、下接头连接的上芯管和下芯管、以及锁紧件，实现不转动管柱的前提下将连续油管和井内管柱进行连接。通过控制解锁件使上芯管从下芯管内脱出，实现连续油管与井内管柱断开，便于连续油管的快速回收，并且可以使该连续油管连接器重复使用。最终要达到操作方便、不转动管柱前提下实现连续油管与井内管柱连接与拆分、能够提高连续油管作业的效率、降低作业成本等特点，便于大规模推广使用。

四、工具结构性能分析

该装置在设计最初，就以实现连续作业能够快速、安全可靠的与井内管柱连接为目的;所以装置结构部件的可靠性和安全性是必要解决的问题及研究的重点。

装置中弹性复位件上部加装了解锁复位件，下部加装了锁定复位件，两者在设计过程中重点计算两者的工作载荷差值，通过两者的载荷差值来计算解锁压力值范围。

在装置解锁过程中，在管柱内投入封堵球后，通过泵车给连续油管内注入压力液，压力液首先通过装置上部驱动孔进入解锁滑套与上中心之间的活塞腔内，这时液体压力将会呈持续上升状态，随液体压力上升，解锁滑套下行，驱使上部弹性复位件弹簧压缩。当压力达到顶峰时，弹簧完全被压缩，同时解锁滑套驱动下部锁定滑套向下移动，锁定滑套驱使下部弹性复位件压缩。

其随压力值的升高，解锁滑套下行，弹性复位件受力压缩，滑套下行加速，驱使下部锁定滑套向下移动，从而释放下部锁定件。而在液体压力反作用力下，上部中心管从下部中心管中脱出，以此来实现连续油管上部和下部的分离。

五、结论

该连续油管连接器通过论证表明，现场使用不仅可实现连续油管与井内管柱快速、安全可靠连接与拆分，并且整体提高了连续油管车的施工效率和利用率。该连续油管连接器可以广泛应用于冲砂、气举、打捞等多项连续油管工艺当中，用途广泛，性能可靠。具有良好的应用效果及经济效益，可推广使用。

参考文献

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