井下工具模擬試驗系統

何傳興（中國石油遼河油田鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦 124010）

井下工具模擬試驗系統

何傳興（中國石油遼河油田鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦 124010）

井下工具模擬試驗系統可對各類井下工具進行單項性能試驗和綜合性能試驗，并能進行高溫高壓熱采工具的性能測試。對各檢測項目的檢測能力，均達到標準要求，能較好的完成井下工具的試驗檢測及評價需要。本文詳細的介紹了該系統的主要功能、系統組成、中心測控系統、實際應用情況等內容，對油田的安全生產具有十分現實的意義。

井下工具；試驗；中心測控系統

井下工具是油田鉆完修井作業順利進行的重要保證之一，隨著遼河油田科學技術水平的不斷提高，特別是為了適應稠油熱采工藝技術發展的迫切需要，對井下工具產品質量提出了要求，遼河油田鉆采工藝研究院中心試驗所自主研發設計的井下工具模擬試驗系統正是為了滿足這一要求而建立的，該系統可以模擬井下各種規格套管對封隔器、配水器等井下工具進行單項性能試驗和綜合性能試驗；并能進行高溫高壓熱采工具性能的測試，可以對大修、側鉆、大撈等工具進行模擬試驗，評價各類井下工具的實際指標和綜合性能。該系統的應用，可為模擬工具在井下工作過程，掌握工具的運行狀態，提高工具壽命使用及其適應性具有現實意義[1,2]。

1 主要功能

可進行井下管柱（含各種封隔器、配水器、分層分采工具）的綜合發生試驗；對膠筒密封件測定及封隔器卡瓦的滑脫試驗；大修、打撈工具的模擬試驗、鉆井、側鉆工具的模擬試驗；可進行高溫320℃，高壓20MPa，熱采工具機附件性能的測試；可進行工具的拆裝、更換部件和維修工作。

2 系統組成

整個系統由兩大部分組成，一部分是井下工具試驗臺架，另一部分中心測控系統。井架試驗裝置由常規井下工具試驗臺架和熱采井下工具試驗臺架兩部分組成。

2.1 常規井下工具試驗臺架

采用四柱框架式結構，由底座、固定平臺、導向立柱、升降油缸、活動平臺、頂板、液壓工作站和手動操作臺、配電系統等組成。工作時通過液壓系統的運行，使活動平臺完成上提、下壓、旋轉的動作，實現井下工具的中間試驗。

（1）試驗內容：檢驗常溫封隔器等井下工具在模擬井條件下座封、解封及密封耐壓是否合格。

（2）主要技術指標：活動平臺工作行程4.4m，重載行程1.5m；最大上提力800KN，下壓力可達到300KN-500KN；具備正反轉功能0-120r/min；最大扭矩0-6.5KN.m；模擬套管4″-9 5/9″之間，模擬長度7m；下部備用13 3/8″套管1支，長度4m；常規試驗模擬溫度0-90℃；工作壓力25MPa，壓裂試驗時工作壓力可達70MPa；

（3）試驗步驟：首先連好封隔器試驗管柱下入井內的適當位置，并連好電動試壓泵座封管線（對液壓式封隔器），機械式要連好上提下放短接；在中心測控系統的命令下，打壓座封，機械式上提，然后下放用液壓平臺加座封載荷座封；驗封時，從封隔器上、下分別加工作壓力，進行驗封，若能達到標準規定的工作壓力，穩壓5min，無滲漏為合格；解封是起出封隔器[3]。

2.2 熱采井下工具試驗臺架

通過60kw的電加熱爐將閃點為350℃的導熱油進行加熱，將各種型號的井下工具下入模擬套管內所需的深度，通過電動閥門的切換分別完成對膠筒上下的循環加熱，然后進行試壓工作，完成熱采工具的中間試驗。

（1）試驗內容：檢驗注汽封隔器在模擬井條件下座封及耐壓是否合格。

（2）試驗條件：模擬溫工作溫度最大320℃；工作介質為高溫導熱油；工作壓力為20MPa；上提力、下壓力均為400KN；檢驗標準執行SY/T 6304-1997注汽封隔器及井下補償器技術條件。

（3）試驗范圍：設有常用的5 1/2″和7″兩種套管，并可根據需要誰是更換其他規格的模擬套管。

（4）試驗步驟：連好封隔器試驗管柱下入井內適當位置；上緊井口每根螺栓絲扣，連好井口上端輸送管線及上緊連接卡箍；通過中心測控系統，啟動電加熱爐，將導熱油連續加熱到320℃，將封隔器座封；從封隔器下方加工作壓力，進行驗封，若能達到工作壓力18MPa，穩壓5min，無滲漏為合格；降溫后起出解封的封隔器[4]。

2.3 中心測控系統

中心測控系統是由操作臺、上、中、下三級計算機、顯示系統、通訊線路等部分組成，用于現場室內檢測及試驗任務的中央控制、檢測、現場顯示、數據處理及圖形報告生成等，完成對該系統的測控任務。

工作原理：試驗開始時，將工具夾緊，并位移到位，操作員在計算機置入初始參數，如：工具類型、試驗項目、控制參數等。開始后，計算機系統自動地根據操作員的輸入指令啟動相應設備，進行試驗。由于每一項試驗器試驗條件互相關聯，所以在試驗中不但要對試驗參數進行檢測控制，而對其他參量也要控制，以保證在一個指定的條件下測量參數的變化情況[5]。

3 結語

井下工具模擬試驗系統的應用，一方面對井下工具進行質量檢測及試驗，保證了下井工具的合格率，從而減少井下作業事故，提高作業成功率。另一方面為新工具的研發提供科學的理論依據，縮短科研周期，加快新工藝，新技術、新工具應用于現場的步伐。

[1]劉玉科，于克海。油田井下工具質量亟待提高。石油工業技術監督，1997，4：25-26.

[2]羅軍。井下工具室內試驗檢測系統。江漢石油職工大學學報，2008，21（6）：81-84.

[3]張宏杰，欒中偉，徐群，等。吊裝式井下工具試驗井口拉壓扭系統。石油機械。2009，37（3）：48-50.

[4]王東，章發明，陳磊，等。井下工具高溫試驗井系統。石油礦場機械，2009，38（7）：75-79.

[5]黃文巧。萬能試驗機微機控制系統研究[J]。福建建材，2006（1）：12-13.

何傳興（1969-），男山東高青縣人 高級工程師 本科主要從事油氣田采油工程熱采工藝技術及配套工具設計與研究