連續(xù)油管連接器研究與應(yīng)用

侯建峰 吳正銀 蔡小虎

摘要：快速連接和解鎖脫手是此快速連接器在連續(xù)油管作業(yè)中所要解決的主要問題，以達(dá)到在使用的過程中能夠?qū)崿F(xiàn)快速連接和解鎖脫手的目的，在建立連續(xù)油管速度管柱應(yīng)用當(dāng)中起到很好的作用，提高連續(xù)油管作業(yè)效率和施工效益。

關(guān)鍵詞：連續(xù)油管 液壓 解鎖 連續(xù)油管連接器

一、前言

在油氣田生產(chǎn)中，連續(xù)油管作業(yè)具有搬遷安裝簡便快捷、效率高、費(fèi)用低、可帶壓作業(yè)等特點(diǎn)，目前連續(xù)油管作業(yè)被廣泛應(yīng)用于沖砂、氣舉、清蠟、酸化、打撈等作業(yè)中。施工前需使用連續(xù)油管連接器與井內(nèi)管柱相連建立通道，并且連接器需具備連接強(qiáng)度高、可拆裝等特點(diǎn)，以滿足連續(xù)油管在作業(yè)過程中升降、回收等操作的要求。

現(xiàn)用的連續(xù)油管連接器上、下接頭之間為螺紋連接，接頭兩端分別與連續(xù)油管和井內(nèi)管柱相連，拆裝時(shí)需轉(zhuǎn)動其中一只接頭來完成，使用不便?；谏鲜隹芍?，提供一種連接力強(qiáng)、可拆裝的連續(xù)油管連接器是十分必要的。

二、連續(xù)油管連接器設(shè)計(jì)思路

該連續(xù)油管連接器包括上接頭和下接頭兩部分，并且下接頭與井內(nèi)其他管柱連通。其中，連續(xù)油管的端部被切割成多個(gè)瓣?duì)铙w，且每個(gè)瓣?duì)铙w末端上設(shè)置有凸起的臺階，上接頭下端的外壁上設(shè)置有多個(gè)與瓣?duì)铙w及其設(shè)置的臺階相配合的凹槽，連續(xù)油管穿入上接頭，同時(shí)端部的每個(gè)瓣?duì)铙w向外翻卷并卡入上接頭外壁上的凹槽內(nèi)，下接頭通過螺紋連接的方式套裝在上接頭上，并壓緊連續(xù)油管的瓣?duì)铙w，并且下接頭的內(nèi)壁上設(shè)置有與上接頭下端相抵的環(huán)形臺階。

在應(yīng)用時(shí)，首先將連續(xù)油管作業(yè)車上的連續(xù)油管的端部與上接頭連接（即使連續(xù)油管套設(shè)在上接頭內(nèi)，并使連續(xù)油管端部的瓣?duì)铙w向外翻卷并卡入上接頭外壁上的凹槽內(nèi)），下接頭與井內(nèi)的管柱連接，然后將上接頭與下接頭螺紋連接，則建立起連續(xù)油管與井內(nèi)管柱之間的作業(yè)通道，然后進(jìn)行相應(yīng)的連續(xù)油管作業(yè);在回收連續(xù)油管時(shí)，將上接頭與下接頭拆開，以便于連續(xù)油管作業(yè)車移動至其他油井處進(jìn)行其他連續(xù)油管作業(yè)。

三、關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1研發(fā)目的

我們研究所要解決的技術(shù)問題在于，設(shè)計(jì)一種避免使連續(xù)油管和井內(nèi)管柱轉(zhuǎn)動即可進(jìn)行拆裝的連續(xù)油管連接器及其應(yīng)用。從而通過該工具來實(shí)現(xiàn)連續(xù)油管與井內(nèi)管柱或井口快速連接，同時(shí)保證連接部位的密封與抗拉強(qiáng)度。

3.2連接器結(jié)構(gòu)及工作原理

初步設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為：上接頭、下接頭，上芯管、下芯管、鎖緊件、解鎖件。該連接器主要利用具有多個(gè)鎖緊槽及解鎖槽的設(shè)計(jì)，使鎖塊進(jìn)入相對應(yīng)槽內(nèi)實(shí)現(xiàn)鎖緊和解鎖。

設(shè)計(jì)主要結(jié)構(gòu)共分為五級環(huán)形臺階，上接頭的外壁上為第一環(huán)形臺階，解鎖件內(nèi)壁上為第二環(huán)形臺階。解鎖件位于第一、二環(huán)形臺階之間。上芯管外壁上為第三環(huán)形臺階，彈性復(fù)位件位于第二、三環(huán)形臺階之間的上環(huán)形腔體內(nèi);鎖緊滑套內(nèi)壁上為第四環(huán)形臺階，下接頭外壁上為第五環(huán)形臺階，鎖緊滑套位于第四、五級環(huán)形臺階之間，并且在第四環(huán)形臺階與下接頭之間形成下環(huán)形腔體內(nèi)設(shè)彈性復(fù)件;輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有鎖緊滑套上端相抵的限位塊及多個(gè)驅(qū)動孔、泄壓孔。

圖中參數(shù)解釋如下：

現(xiàn)場使用連接時(shí)，將上接頭與連續(xù)油管連接，將下接頭與油氣井的井內(nèi)管柱連接，將上芯管插入下芯管內(nèi)后利用鎖緊件鎖緊實(shí)現(xiàn)連續(xù)油管和井內(nèi)管柱穩(wěn)定連接。需要回收連續(xù)油管時(shí)，通過控制解鎖件進(jìn)行解鎖，進(jìn)而使上、下芯管脫開，實(shí)現(xiàn)連續(xù)油管與井內(nèi)管柱的拆卸。

3.3主要關(guān)鍵技術(shù)

通過設(shè)置連續(xù)油管和井內(nèi)管柱連接的上接頭和下接頭及與上、下接頭連接的上芯管和下芯管、以及鎖緊件，實(shí)現(xiàn)不轉(zhuǎn)動管柱的前提下將連續(xù)油管和井內(nèi)管柱進(jìn)行連接。通過控制解鎖件使上芯管從下芯管內(nèi)脫出，實(shí)現(xiàn)連續(xù)油管與井內(nèi)管柱斷開，便于連續(xù)油管的快速回收，并且可以使該連續(xù)油管連接器重復(fù)使用。最終要達(dá)到操作方便、不轉(zhuǎn)動管柱前提下實(shí)現(xiàn)連續(xù)油管與井內(nèi)管柱連接與拆分、能夠提高連續(xù)油管作業(yè)的效率、降低作業(yè)成本等特點(diǎn)，便于大規(guī)模推廣使用。

四、工具結(jié)構(gòu)性能分析

該裝置在設(shè)計(jì)最初，就以實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)能夠快速、安全可靠的與井內(nèi)管柱連接為目的;所以裝置結(jié)構(gòu)部件的可靠性和安全性是必要解決的問題及研究的重點(diǎn)。

裝置中彈性復(fù)位件上部加裝了解鎖復(fù)位件，下部加裝了鎖定復(fù)位件，兩者在設(shè)計(jì)過程中重點(diǎn)計(jì)算兩者的工作載荷差值，通過兩者的載荷差值來計(jì)算解鎖壓力值范圍。

在裝置解鎖過程中，在管柱內(nèi)投入封堵球后，通過泵車給連續(xù)油管內(nèi)注入壓力液，壓力液首先通過裝置上部驅(qū)動孔進(jìn)入解鎖滑套與上中心之間的活塞腔內(nèi)，這時(shí)液體壓力將會呈持續(xù)上升狀態(tài)，隨液體壓力上升，解鎖滑套下行，驅(qū)使上部彈性復(fù)位件彈簧壓縮。當(dāng)壓力達(dá)到頂峰時(shí)，彈簧完全被壓縮，同時(shí)解鎖滑套驅(qū)動下部鎖定滑套向下移動，鎖定滑套驅(qū)使下部彈性復(fù)位件壓縮。

其隨壓力值的升高，解鎖滑套下行，彈性復(fù)位件受力壓縮，滑套下行加速，驅(qū)使下部鎖定滑套向下移動，從而釋放下部鎖定件。而在液體壓力反作用力下，上部中心管從下部中心管中脫出，以此來實(shí)現(xiàn)連續(xù)油管上部和下部的分離。

五、結(jié)論

該連續(xù)油管連接器通過論證表明，現(xiàn)場使用不僅可實(shí)現(xiàn)連續(xù)油管與井內(nèi)管柱快速、安全可靠連接與拆分，并且整體提高了連續(xù)油管車的施工效率和利用率。該連續(xù)油管連接器可以廣泛應(yīng)用于沖砂、氣舉、打撈等多項(xiàng)連續(xù)油管工藝當(dāng)中，用途廣泛，性能可靠。具有良好的應(yīng)用效果及經(jīng)濟(jì)效益，可推廣使用。

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