ZFKQ-110解封開(kāi)關(guān)的研制與應(yīng)用

張 峰,秦世群,張季民 劉慶云,張春林

(中石化河南油田分公司第一采油廠,河南南陽(yáng)474780)

油田進(jìn)行分層開(kāi)采時(shí)常使用泵封一體化管柱,即抽油泵下部連接常規(guī)封隔器封下層采上層[1],這種管柱具有操作簡(jiǎn)單、作業(yè)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn),但當(dāng)下層存在一定壓力時(shí),若僅用封隔器和泵生產(chǎn),則下層的壓力會(huì)對(duì)封隔器產(chǎn)生上頂力,致使封隔器失效。針對(duì)上述情況,一般采用抽油泵下接絲堵和耐下壓的水力錨及封隔器,這樣封隔器便能在生產(chǎn)中座封牢靠。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),由于管柱內(nèi)外存在壓力差,水力錨錨爪經(jīng)常不能很好回收,致使封隔器不能解封,導(dǎo)致管柱起不出來(lái)[2]。為了解決上述問(wèn)題,筆者研制了ZFKQ-110解封開(kāi)關(guān)。

1 ZFKQ-110解封開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)

ZFKQ-110解封開(kāi)關(guān)主要由上接頭、滑芯、剪釘、中間套、密封圈和下接頭等零件組成 (見(jiàn)圖1)。滑芯由1對(duì)金屬鍵和1個(gè)圓柱組成,其中金屬鍵起固定滑芯和上接頭的作用,可使解封開(kāi)關(guān)與管柱一起轉(zhuǎn)動(dòng)。滑芯一端外徑設(shè)有2道密封圈,密封圈對(duì)下接頭產(chǎn)生密封作用。外筒內(nèi)側(cè)銑有4道對(duì)稱槽,滑芯的鍵可沿對(duì)稱槽滑行,外側(cè)有4個(gè)剪釘和4道過(guò)流孔,過(guò)流孔是液體從油管流向套管的通道,可根據(jù)需要打開(kāi)或關(guān)閉過(guò)流孔來(lái)溝通油管和套管之間的壓力,保證水力錨的正常工作。ZFKQ-110解封開(kāi)關(guān)工具主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 ZFKQ-110解封開(kāi)關(guān)工具主要技術(shù)參數(shù)

圖1 ZFKQ-110解封開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖

2 剪釘直徑的確定

由于必須通過(guò)剪釘?shù)睦瓟鄟?lái)打開(kāi)解封開(kāi)關(guān),因而既要滿足下層上頂力不能剪斷剪釘,又要滿足在封隔器中途解封時(shí)上提管柱的提力不能拉斷剪釘,為滿足上述條件,可通過(guò)如下公式[3]確定剪釘直徑:

式中,D為剪釘直徑,mm;F為封隔器解封力,N;τ為鋼材抗剪強(qiáng)度,N/mm2。

3 工作原理

泵封一體化封下采上示意圖如圖2所示。解封開(kāi)關(guān)的上接頭與抽油泵下面的篩管聯(lián)接,下接頭與水力錨聯(lián)接,在封隔器到達(dá)指定位置座封后,便可完井開(kāi)始抽油。當(dāng)需要取管柱時(shí)上提管柱,在管柱自重的基礎(chǔ)上再加拉力6～7t時(shí)剪斷剪釘,滑芯上移,這時(shí)密封圈和下接頭脫開(kāi),密封失效,套壓下降,最終使油管壓力和套管壓力平衡。由于沒(méi)有壓力差,水力錨錨爪收回,上提管柱時(shí)封隔器便可解封,最后取出全部管柱進(jìn)行檢泵。從上述工作流程可以看出,使用解封開(kāi)關(guān)具有如下優(yōu)勢(shì):①工作可靠。解封開(kāi)關(guān)的上下接頭通過(guò)油管螺紋與管柱相聯(lián),滑芯與下接頭有2道耐油橡膠圈,密封可靠,能保證水力錨、封隔器以及抽油泵的正常生產(chǎn)。②操作簡(jiǎn)單。使用解封開(kāi)關(guān)時(shí)只需上提管柱拉斷剪釘并打開(kāi)過(guò)流孔,不需要其他輔助操作,便于現(xiàn)場(chǎng)工人熟練掌握。③不增加管柱受力。使用該工具后可使抽油管柱不承受軸向壓力,因而不會(huì)出現(xiàn)油管彎曲問(wèn)題。④可重復(fù)使用。使用該工具后維護(hù)簡(jiǎn)單,只需更換密封圈和剪釘,因而對(duì)解封開(kāi)關(guān)可以重復(fù)使用。

圖2 泵封一體化封下采上示意圖

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2010年5月在河南油田下5-101井和下T5-362井使用ZFKQ-110解封開(kāi)關(guān)。2010年10月分別對(duì)解封開(kāi)關(guān)進(jìn)行測(cè)壓和檢泵,在上提18t時(shí) (管柱自重12t+開(kāi)關(guān)工具6t)剪釘剪斷,水力錨和封隔器順利解封,拉力計(jì)迅速恢復(fù)到12t,管柱順利起出,查看起出的解封開(kāi)關(guān),發(fā)現(xiàn)解封開(kāi)關(guān)已打開(kāi),水力錨錨爪已回復(fù)原位,達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明,ZFKQ-110解封開(kāi)關(guān)完全能滿足泵封一體化管柱中解封水力錨的需要,達(dá)到了優(yōu)化管柱、減少作業(yè)工序和費(fèi)用的目的。

[1]楊康敏,羅洪友,劉花軍,等.不動(dòng)管柱換層堵水工藝技術(shù)研究與應(yīng)用 [J].鉆采工藝,2002,25(2):37-39.

[2]杜曉瑞,韓原仁,王桂文,等.鉆井工具手冊(cè) [M].北京:石油工業(yè)出版社,1999.

[3]吳奇,王林,陳顯進(jìn),等.井下作業(yè)工程師手冊(cè)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2007.