水平井全脫離式液壓丟手裝置結構設計與分析

劉言理

摘 要：丟手裝置是油氣田開發中完井、采油領域常用的橋塞和封隔器丟手裝置。現有的丟手方式主要有倒扣丟手和液壓丟手，倒扣丟手可用于直井和小斜度井。對于大斜度井和水平井倒扣扭矩主要消耗在克服管柱和套管之間的摩擦力上了，無法實現倒扣丟手。因此針對油田完井作業中存在的丟手成功率低，可靠度低的問題，提出來一種采用液壓方式丟手同時能使球座完全脫離開槽螺紋的裝置，確保丟手成功率。

關鍵詞：全脫離；液壓；丟手；結構；設計

中圖分類號：TE931 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）15-0045-01

丟手裝置在石油鉆采工業中廣泛應用，在水平井和大斜度井中，由于管柱轉動的扭矩很難傳遞到井底，所以機械丟手可靠性低，液壓丟手是能夠實現大斜度井和水平井順利丟手的保障，當前常用的丟手結構[1]由丟手頭、鋼球、定位銷釘、球座和工具接頭組成。該液壓丟手裝置，對于大斜度井和水平井而言，憋壓后，支撐開槽螺紋的滑套剪斷銷釘后向下運動，最后掛在開槽螺紋下部，不能實現支撐開槽螺紋的滑套完全脫離開槽螺紋，導致丟手可靠度很低，耗時費力，大大降低了丟手成功率和工作效率。因此隨著油田水平井和大斜度井的不斷開發，急需一種能實現液壓丟手成功率高、丟手可靠的丟手裝置。

1 全脫離式液壓丟手裝置特點

全脫離式液壓丟手裝置的特點主要體現在：能夠靠地實現球座完全脫離開槽螺紋，結構簡單實用，在打壓剪斷銷釘之后，實現滑套完全脫離開槽螺紋，實現工具連接頭與開槽螺紋的分離，從而保證成功丟手。

2 全脫離式液壓丟手裝置結構分析

全脫離式液壓丟手裝置的結構主要如圖1所示，主要由丟手接頭1、開槽螺紋管2、鋼球3、球座4、密封圈5、滑套6、泄壓孔7、剪切銷釘8、滑動銷釘9、滑動銷釘孔10、工具連接頭11組成。

丟手接頭1最上端有內螺紋，可以與油管相連。丟手接頭1和開槽螺紋管2通過丟手頭上部的外螺紋相連。丟手接頭1下部開有銷釘孔，通過剪切銷釘8與球座4連接。丟手接頭1下部開有螺紋孔，通過滑動銷釘與滑套6連接。丟手接頭1下部開有泄壓孔，剪切銷釘8剪斷后實現油管內壁和油套環空的連通。丟手接頭1下部開有全透滑動銷釘孔10，引導滑動銷釘9向下運動。開槽螺紋管2下部有外螺紋，與工具連接頭11的內螺紋連接。開槽螺紋管2上部內螺紋下部至開槽螺紋管2底部沿周向均勻分布至少四道透槽。球座4頂部內孔加工有錐面，放置密封鋼球，實現油管內部的密封。球座4的上部和下部開有密封槽，內防O型密封圈與丟手接頭4實現密封。球座4中部通過剪切銷釘8與丟手接頭連接。球座4中部滑動銷釘9與滑套6連接，剪切銷釘8剪斷后，球座4通過滑動銷釘9帶動滑套6向下運動。滑套6上部是梯形空心軸，上部梯形空心軸與開槽螺紋管2的開槽部分過渡配合在一起。

3 具體施工過程

在打壓丟手作業過程中，丟手接頭1通過頂部螺紋與油管連接下入井中。在液壓丟手裝置中，流體通過丟手接頭1內部通道將壓力作用在球座4頂部和鋼球上，當壓力達到一定值后，剪切銷釘8被剪斷，此時球座4通過滑動銷釘9帶動滑套6向下運動，直至滑套6的上端面完全與開槽螺紋管2的下部脫離，為開槽螺紋管2下端的螺紋收縮提供空間。與此同時，球座4的上部端面運動到泄壓孔下部，丟手接頭1內腔與泄壓孔、油套環空連通。上提丟手接頭，這是開槽螺紋管2下部的開槽螺紋與工具連接頭的螺紋產生相對錯位，產生向內收縮的力，最終工具連接頭11的內螺紋與開槽螺紋管2的開槽螺紋脫離，實現丟手。

4 現場應用情況

丟手裝置是礫石充填防砂完井施工過程中必不可少的專用工具，新設計的全脫離式液壓丟手裝置在現場的水平井、大斜度井、直井等井型中大量應用，效果良好，一次丟手成功率100%。

參考文獻

[1]中國實用新型授權專利：液壓丟手機構.授權公告號：CN 201212359 Y.授權公告日：2009年3月25日.

[2]中國實用新型授權專利：一種丟手裝置.授權公告號：CN 204827305 U.授權公告日：2015年12月2日.endprint