連續油管邊門式自封盒的失效機理及修復方法

（中國石油川慶鉆探工程公司井下作業公司，四川 成都 610213）

連續油管邊門式自封盒的失效機理及修復方法

馬勝吉

（中國石油川慶鉆探工程公司井下作業公司，四川 成都 610213）

自封盒是連續油管作業中的重要井控設備，它是由連續油管作業設備液壓系統提供壓力實現遠程控制的。在連續油管入井后，自封盒被用來對井內帶壓流體實施有效封隔。由于其工作時間長，工況惡劣，在使用過程中經常出現失效的情況。通過對美國NOV公司生產的3.06″、10M自封盒失效機理的研究和歸納，提出相應的解決方法，使自封盒能夠處于有效工作狀態，避免作業風險。

連續油管；自封盒；故障；修理

連續油管技術是一項具有廣闊前景的實用性技術，其最大的優點就是能在不壓井的情況下從事各項作業，因此受到各大油氣技術服務商的青睞。連續油管之所以能夠在不壓井的情況下進行帶壓作業，就是因為它使用了能夠實現動密封的自封盒。美國NOV公司生產3.06″、10M邊門式自封盒內通經3.06″，最高工作壓力10000psi，結構圖如圖1。它是利用車載液壓系統提供控制動力，并在操作室實現遠程控制。其工作原理：

（1）高壓液壓油通過對油孔2進入油腔，使密封液缸向上移動，然后裝好銅套及上下銅補芯，再在上下銅補芯之間裝入非擠壓環和自封膠芯。

（2）高壓液壓油通過對油孔1進入油腔，使密封液缸向下移動，封住自封膠芯。

（3）在施工過程中，高壓液壓油通過對油孔4進入油腔，使工作液缸向上移動擠壓自封膠芯，使自封膠芯產生變形并緊緊地“抱住”連續油管從而實現密封。

圖1

1 自封盒失效的原因

自封盒失效就是自封盒不能對井內高壓流體實施有效封隔，從而使井內流體串出自封盒造成環境污染、設備及人員傷害等安全隱患。該自封盒的失效原因通常有以下幾個方面。

（1）液缸密封件失效。

（2）自封膠芯磨損嚴重。

（3）銅套及銅補芯內通孔磨損嚴重。

（4）液壓控制系統出現問題。

（5）工作液缸不動作。

2 自封盒失效的解決方法

2.1 液缸密封盤根失效

液缸密封件失效常體現在密封液缸下部邊緣出現漏失現象，這種失效發生頻率很高，控制方法也很簡單，就是在每次閉合密封液缸前，仔細檢查盤根是否有損壞現象，如果被損壞，更換新的密封件即可。

2.2 自封膠芯磨損嚴重

連續油管在起下過程中，自封膠芯要在液壓系統的作用下，緊緊地“抱住”連續油管，以實現密封，由于連續油管表面比較粗糙，自封膠芯內表面承受摩擦力也是很大的，這就不可避免地造成膠芯被磨損，當膠芯被磨損到一定程度（如圖2），它將會因失去密封能力而失效。這時，就必須更換新的自封膠芯。

圖2

2.3 銅套及銅補芯內通孔磨損嚴重

銅套及銅補芯一般是由材質比連續油管更軟的黃銅加工而成的，其作用是在不對連續油管造成損傷的前提下把彎曲的連續油管變直并居中，以便自封膠芯能很好地對連續油管進行密封。隨著連續油管起下時間的增加，銅套及銅補芯的內孔就會變大，甚至出現不規則的橢圓狀（如圖3），這樣，就會失去使彎曲的連續油管變直并居中的能力，使得自封膠芯無法對快速通過的彎曲的連續油管實施有效密封，從而使得自封盒失效。所以，在日常的維護保養中，要注意檢查銅套及銅補芯內孔的磨損情況，當磨損達到了一定程度，就必須更換新的銅套及銅補芯。

圖3

2.4 液壓控制系統出現問題；

該類型自封盒是遠程液壓控制，故液壓系統的可靠性至關重要。液壓系統出現問題的原因很多，歸納起來通常有：

（1）供油系統出現問題。

（2）液壓管路漏油

（3）控制元件出現故障。

其解決方法為：首先觀察液壓油壓力表，看壓力是否正常，在條件允許的情況下，從低到高給自封盒加壓，觀察壓力變化情況，并根據壓力變化情況判斷出故障產生的原因。

2.5 工作液缸不動作

該類型自封盒就是通過工作液缸在液壓油的作用下向上運動，使自封膠芯壓縮變形，從而實現密封的，如果工作液缸不動作，自封盒也就會失效。產生這種情況的原因通常有兩種。

（1）工作液缸密封件被損壞。要判斷這種故障的方法是：連接好工作液缸的液壓管線，打開裝膠芯的液缸，給工作液缸施加工作壓力，或者使工作液缸作往復運動，當液壓值達到低于系統額定壓力一定數值時，工作液缸就不再上升，這時，可以觀察自封盒是否有漏油現象，并拆開工作液缸檢查密封件是否損壞或密封面有缺陷。

（2）工作液缸被卡住。出現這種情況常見的原因通常是自封盒長期在含有腐蝕性介質的環境中工作，工作液缸外表面和與之接觸的內表面在腐蝕性介質的作用下產生了坑蝕現象，而井內的固體雜質在隨著井內流體返出井口的時候，堆積在被坑蝕的地方，隨著堆積的固體雜質的增多，工作液缸就會被卡住。

判斷這種故障的辦法是：將自封盒密封液缸推至上端位置，去掉銅套、銅補芯及自封膠芯，然后由液壓系統提供工作壓力，正常情況下，只要供給壓力超過100psi時，工作液缸就要向上運動，如果當壓力比較高時，工作液缸都一直不動，或者是還沒有到最高點位置就不動作了，就說明液缸被卡住了。也可以取出工作液缸，檢查工作液缸外表面和自封盒對應位置的內表面是否有坑蝕現象，且坑蝕點是否有雜質存留。

其修復方法是：先得到工作液缸外徑和自封盒與之對應內徑的真實值，再對其表面進行處理，消除坑蝕點即可。

3 結語

連續油管邊門式自封盒的結構并不復雜，其各種失效產生的現象也不盡相同，只要針對失效現象加以分析，并運用科學的方法予以判斷，失效的原因也就不難找到。修復自封盒的方法也非常重要，在選擇修復方法時，盡量不要改變自封盒原來的結構，材料表面處理時，要針對其作用和工作環境選擇適當的方法，只要維護得當，自封盒就能保持較好的工作狀態。

TE21

A

1671-0711（2017）04（上）-0072-02