ZFKQ-110解封開關的研制與應用

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 474780)

ZFKQ-110解封開關的研制與應用

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 474780)

針對水力錨在泵封一體化管柱在現場應用中不能解封的問題,研制了一種ZFKQ-110解封開關，該開關主要由上接頭、外筒、滑芯和下接頭組成，通過剪斷剪釘使滑芯與下接頭脫開，便可溝通油套環空并使水力錨解封。現場應用表明，該工具能夠滿足使用泵封一體化管柱的需要，較好地解決了水力錨不能解封的問題。

解封開關；水力錨；一體化管柱

油田進行分層開采時常使用泵封一體化管柱，即抽油泵下部連接常規封隔器封下層采上層[1]，這種管柱具有操作簡單、作業費用低等優點，但當下層存在一定壓力時，若僅用封隔器和泵生產，則下層的壓力會對封隔器產生上頂力，致使封隔器失效。針對上述情況，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中座封牢靠。現場應用中發現，由于管柱內外存在壓力差，水力錨錨爪經常不能很好回收，致使封隔器不能解封，導致管柱起不出來[2]。為了解決上述問題，筆者研制了ZFKQ-110解封開關。

1 ZFKQ-110解封開關的結構

表1 ZFKQ-110解封開關工具主要技術參數

ZFKQ-110解封開關主要由上接頭、滑芯、剪釘、中間套、密封圈和下接頭等零件組成(見圖1)。滑芯由1對金屬鍵和1個圓柱組成，其中金屬鍵起固定滑芯和上接頭的作用，可使解封開關與管柱一起轉動。滑芯一端外徑設有2道密封圈，密封圈對下接頭產生密封作用。外筒內側銑有4道對稱槽，滑芯的鍵可沿對稱槽滑行，外側有4個剪釘和4道過流孔，過流孔是液體從油管流向套管的通道，可根據需要打開或關閉過流孔來溝通油管和套管之間的壓力，保證水力錨的正常工作。ZFKQ-110解封開關工具主要技術參數如表1所示。

圖1 ZFKQ-110解封開關結構示意圖

2 剪釘直徑的確定

由于必須通過剪釘的拉斷來打開解封開關，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上提管柱的提力不能拉斷剪釘，為滿足上述條件，可通過如下公式[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為鋼材抗剪強度，N/mm2。

3 工作原理

圖2 泵封一體化封下采上示意圖

泵封一體化封下采上示意圖如圖2所示。解封開關的上接頭與抽油泵下面的篩管聯接，下接頭與水力錨聯接，在封隔器到達指定位置座封后，便可完井開始抽油。當需要取管柱時上提管柱，在管柱自重的基礎上再加拉力6～7t時剪斷剪釘，滑芯上移，這時密封圈和下接頭脫開，密封失效，套壓下降，最終使油管壓力和套管壓力平衡。由于沒有壓力差，水力錨錨爪收回，上提管柱時封隔器便可解封，最后取出全部管柱進行檢泵。從上述工作流程可以看出，使用解封開關具有如下優勢：①工作可靠。解封開關的上下接頭通過油管螺紋與管柱相聯，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。②操作簡單。使用解封開關時只需上提管柱拉斷剪釘并打開過流孔，不需要其他輔助操作，便于現場工人熟練掌握。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，因而不會出現油管彎曲問題。④可重復使用。使用該工具后維護簡單，只需更換密封圈和剪釘，因而對解封開關可以重復使用。

4 現場應用

2010年5月在河南油田下5-101井和下T5-362井使用ZFKQ-110解封開關。2010年10月分別對解封開關進行測壓和檢泵，在上提18t時(管柱自重12t+開關工具6t)剪釘剪斷，水力錨和封隔器順利解封，拉力計迅速恢復到12t，管柱順利起出，查看起出的解封開關，發現解封開關已打開，水力錨錨爪已回復原位，達到了設計的目的。現場應用表明，ZFKQ-110解封開關完全能滿足泵封一體化管柱中解封水力錨的需要，達到了優化管柱、減少作業工序和費用的目的。

[1]楊康敏，羅洪友，劉花軍，等．不動管柱換層堵水工藝技術研究與應用[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[M].北京：石油工業出版社，1999.

[3]吳奇，王林，陳顯進，等.井下作業工程師手冊[M]. 北京：石油工業出版社，2007.

[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409.2011.04.018

TE358

A

1673-1409(2011)04-0057-02