M60DS74-5240X防噴盒在連續油管作業機上的應用

周金衛 ，唐大豐，劉 濤，郗建強

吐哈油田井下技術作業公司，新疆 鄯善 838200

0 引言

吐哈油田1993年引進CT220型連續油管作業機，開發了氣舉排液、沖砂解堵、清蠟、鉆塞、水平井拖動酸化等井下施工作業。隨著油氣田開采技術的發展， CT220連續油管作業機防噴盒不能勝任高壓井施工需求。2011年2月，吐哈井下公司引進M60DS74-5240X防噴盒，其目的是提高連續油管作業機的工作性能，滿足高壓井的施工。

1 連續油管井控特點及防噴盒工作原理

1.1 連續油管井控特點

連續油管井控體系目的是修井作業創造安全的工作環境，依據當前地面壓力為工作壓力進行設計的，最小工作壓力為34MPa。井控系統裝置包括四套液壓驅動的防噴器芯子：全封芯子、油管剪斷芯子、卡瓦芯子和不壓井作業芯子，是連續油管作業車的重要組成部分。在連續油管進行帶壓作業時，井控系統是正常工作的重要部分，起下連續油管作業時都需要進行操作，以保障作業施工的正常進行。

1.2 防噴盒工作原理

防噴盒由自封膠芯、銅套、膠木壓板組成，是井控體系的重要組成部分。其工作原理是在起下連續油管時，自封膠芯與連續油管在外部壓力的作用下相互緊密接觸形成密封，隔離油井內部與大氣之間的壓力，實現井控的效果。

自封膠芯的控制系統是位于注入頭下方和復合閘板井控裝置上方的遠控液壓裝置，通過液壓系統推動防噴盒的液缸壓縮彈性元件（自封芯），與連續油管外壁形成緊密的接觸，從而實現密封。密封效果取決于施加操作者控制在防噴盒上的壓力。施加在防噴盒上的最小液壓是為了防止溢流產生。其余的壓力則壓縮彈性元件 ， 導致彈性元件迅速發生形變 ， 并增加維持連續油管在防噴盒內的運動的最小軸向載荷。

1.3 防噴盒失效原因分析

防噴盒失效主要由于防噴盒膠芯損壞或者防噴盒壓力不夠的原因，導致防噴盒膠芯與連續油管不能有效密封。

1）非擠壓環磨損嚴重。膠芯在液缸的推動下， 因非擠壓環磨損消耗產生的間隙，膠芯上部中心突起，導致接觸不完全，從而影響封隔效果；2）自封膠芯補芯磨損嚴重。補芯可以消除管子彈性形變的剩余彎曲，使管子處于豎直狀態，以保證封隔效果。起下連續油管作業時，補芯會在引導襯套內壁產生摩擦，導致內壁受損孔徑增大，使連續油管在經過補芯時，在液壓作用下會較大幅度的影響膠芯的動態工作效果，造成膠芯與管子之間密封不嚴；3）連續油管外壁不光滑。外壁表面不平整，存在坑洼現象，會影響連續油管和自封膠芯的接觸效果，同時會傷害補芯和膠芯的內壁，從而導致連續油管和防噴盒接觸效果和密封性差；4）液壓系統液路控制失效。液壓控制失效，防噴盒液缸不能有效推動膠芯動作。

2 CT220防噴盒與側門式防噴盒應用對比

2.1 應用情況

CT220防噴盒銅套長度小，連續油管扶正效果不好，導致連續油管與防噴盒之間磨損嚴重。防噴盒失效時，CT220防噴盒密封結構是相互影響，為避免因連鎖效應失效，須快速及時更換失效部件。M60DS74-5240X防噴盒只需加大液缸油壓，強行密封。

吐哈油田井下公司CT220連續油管車進行氣舉排液、清蠟解堵、沖砂和試油等油氣井的施工作業。在作業施工中，因原車CT220防噴盒實效，導致施工險情情況如表1所示。

表1 CT220防噴盒失效引起險情一覽表

2011年2月5日，吐哈油田井下公司改裝使用M60DS74-5240X防噴盒，截止到2012年4月，累計進行油氣井的連續油管技術施工作業72井次，防噴盒實效導致的施工險情發生率為零。

下面是具有代表性的幾次施工作業。

2011年6月12日，吐哈油田神272井進行連續油管沖砂解堵施工作業。由于壓裂形成井內砂堵情況嚴重，最大工作壓力達到45MPa，累計施工26h。施工作業中，M60DS74-5240X防噴盒工作性能良好。

2011年9月23日，吐哈油田英4平1井進行連續油管稠油熱洗施工作業。使用熱稀油進行熱洗解堵，最大工作壓力達到46MPa，累計施工31h。施工作業中，M60DS74-5240X防噴盒工作性能良好。

2.2 性能對比

1）CT220防噴盒施工作業最大工作壓力35MPa。M60DS74-5240X防噴盒施工作業最大工作壓力70MPa。M60DS74-5240X防噴盒可以滿足與現場施工中地層壓力較高的油氣井施工的要求；2）CT220防噴盒分瓣式膠芯接觸面采用平面接觸，密封性不好。M60DS74-5240X防噴盒分瓣式膠芯半球齒面接觸方式；3）CT220防噴盒芯子結構采用分瓣式膠芯和芯套組成，防噴盒芯子結構為分瓣式膠芯組成，CT200防噴盒膠芯厚度為16.2mm，抗磨效果較差。M60DS74-5240X防噴盒不需要膠套，直接用膠芯密封，膠芯厚度達30.4mm，膠芯使用壽命大大延長。

2.3 磨損情況對比

防噴盒磨損失效，實質是自封膠芯磨損嚴重，與連續油管形成密封效果差，無法完全控制油氣井內壓力，導致井內油氣水外溢，使作業措施無法進行，給油氣井帶來嚴重的安全風險。

影響防噴盒磨損實效的主要因素有非擠壓環磨損嚴重、補芯磨損嚴重、連續油管外表不清潔和操作不當等。而在施工作業現場，對防噴盒最直觀的檢測方法是防噴盒是否發生刺漏，并打開防噴盒，目測膠芯是否變形，以及與連續油管的接觸程度。CT220防噴盒芯子每次施工前都需要進行更換，確保性能良好，因為施工中無法進行更換，M60DS74-5240X防噴盒芯子由于在施工中可進行更換，施工5井次后在進行檢測，確定是否需要更換。

3 結論

1）M60DS74-5240X防噴盒最大工作壓力為70MPa，極大地提高了油管車的井控能力，滿足施工作業井內壓力較高的油氣井的施工作業技術和安全要求；2）M60DS74-5240X防噴盒維修安全便利。防噴盒采用側開式，防噴盒膠芯失效時無需要起出井內的連續油管，直接關閉防噴器卡瓦和半封進行檢查更換；3）M60DS74-5240X防噴盒符合施工要求。CT220防噴盒膠芯使用壽命為壓力25MPa連續油管起下5000m左右。M60DS74-5240X防噴盒使用壽命在壓力25MPa連續油管起下40000m左右。

[1]趙章明.連續油管工程技術手冊[J].石油工業出版社，2011，5，1：43-45.

[2]余江.連續油管技術應用研究[J].新疆石油科技，2011，4(11)：20-21.