活动式测试井口定滑轮研制及现场应用效果评价

中国科技博览 / 2018年10月19日 09:34

新闻

王涛+李军+林贽

[摘 要]由于电动堵塞器的大量使用及注入水质等因素的影响,造成投拔堵塞器等难度增加。本文通过定滑轮改变防喷管受力方向,减少投拔堵塞器过程中对防喷管损害并对应用效果进行初步评价。

[关键词]定滑轮;应用;效果

中图分类号:TE357.62 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)05-0011-01

0 引言

在高压测试发展过程中,投拔堵塞器更换水嘴操作是调整单层注入量是否合格的重要手段。随着联动测试技术的日渐成熟和普及,更多的可调式电动水嘴被使用,投拔操作较以往明显减少。但在注水方案调整、注水量下降等实际情况影响,投拔堵塞器工作仍需进行,但受到可调式电动堵塞器使用中造成配水器积聚较多的杂质以及注入水质不佳等因素的影响,投拔操作较以往难度明显增加,地面测试系统显示拉力明显增大,拉力增大后明显能够看到防喷管的弯曲程度增大,严重时发生防喷管从根部断裂事故,对操作人员、测试仪器、地面控制设备造成伤害,因此要针对存在的安全隐患进行治理,在保证安全操作系数的前提下完成测试操作工作。

1 现状调查及存在问题分析

1.1 防喷管弯曲度现状调查

90年代注入井所用水质为清水,堵塞器为常规型,此时投拔过程较为方便,此时防喷管所受拉力约为1.5KN左右,防喷管弯曲度在4度以内。2000年左右,受到采出成本及含油污水存储难度增加因素限制,注入井水质由清水改为油田处理含油污水,配水器偏孔处积聚有杂质,此时堵塞器仍为常规型,由于投拔堵塞器的操作仍然频繁,防喷管所受的拉力较以往略有提高,一般在2.0-2.5KN左右,防喷管的弯曲度均为4-8度,在理论可承受范围内。2008年开始高压联动测试技术逐步在大庆油田进行推广应用,此种技术是指将电动堵塞器放入配水器后,通过与之相对应的调整仪器对接通过电动马达提供动力实现水嘴的放大或缩小,达到调整单层注入量的目的。目前,单就采油四厂单个开发区块,在用的电动堵塞器所占比例基本在40-50%左右,由于长时间的不活动,日积月累造成堵塞器与配水器偏孔间隙积累的杂质较多,当需要进行单层水量大幅度调整操作时,投拔过程较为困难,所受拉力均在3.0KN以上,最高时能够达到6.5KN抽头极限,防喷管的弯曲程度均在10度以上,极易发生安全事故。

1.2 问题产生原因

1.2.1 水质的影响

油田的开发受到成本等诸多因素的限制,注入水质从清水向油田处理含油污水的过渡,造成注入管柱内杂质和悬浮物含量明显增加,虽然都在指标范围内,但对于工具之间的细小间隙足够造成影响;

1.2.2 管柱的影响

在用的井下管柱一般使用年限均在8年以上,而且在作业施工过程中未对管柱进行清理,造成管柱内壁水垢积累较多,在进行测试过程中也会对防喷管的受力造成影响;

1.2.3 防喷管材质的影响

测试防喷管材质为20#碳钢的油管,外径73mm,内径62mm,有着强度高,但韧性差的特点,应用在水井高压测试可以承受高压,但随着偏孔间隙杂质的增加,将会对在用防喷管的韧性造成负面影响;

1.2.4 电动堵塞器的影响

随着电动测试堵塞器的大面积应用,由于可以不更换水嘴来实现单层水量的微调,这也就是说电动堵塞器较常规堵塞器相比在偏孔内停留时间较长,平均静止时间在6个月以上,这也是问题产生的重要原因之一。以上四种问题的存在,造成防喷管在测试过程中受力不均,同时受到材质特点的影响,在长时间、较大拉力和弯曲程度超范围的共同作用下,防喷管易发生从根部受力薄弱处发生断裂,因此只有改变防喷管的受力方向,才能保证弯曲度在可承受范围内,防喷管整体受力更加均匀。

2 活动式测试井口定滑轮的研制

通过现状调查、存在问题分析和相关资料的查阅可以得知,一个物体所受的拉力若是直上直下,在强度足够的前提下,所受的弯曲程度是最小的,根据在用防喷管制造材质特点,研制新型滑轮,实现防喷管在最小受力的情况下完成各项操作工作的目的。

2.1 井口定滑轮的研制

通过定滑轮改变防喷管的受力方向,将原滑轮根部固定式外套改进为抱箍式外套,可随时根据车辆位置调整定滑轮高度,确保将斜向下拉力改为垂直向下的拉力。减小力矩,从而增大了防喷管承受能力。该活动式定滑轮使用比较灵活,可以随时连接,进行测试操作。

2.2 主要技术指标

活动式定滑轮抱箍内径Ф75mm,方便与外径为Ф73mm的防喷管相结合,固定螺栓为M18,牙距2.5mm;滑轮直径分为Ф180mm和Ф300mm两种规格,方便常规和联动测试仪器使用;Ф180mm滑轮槽深Ф3.5mm,Ф300mm滑轮槽深Ф5.0mm,且上侧均有压紧盘;Ф180mm滑轮支撑杆长为150mm,Ф300mm滑轮支撑杆长为200mm。

3 活动式测试井口定滑轮现场应用效果评价

3.1 现场试验井的选取

选取5口有代表性的注入井进行现场试验,第一组2口井为日注入量在50-100m3/d左右的注入井;第二组2口井为日注入量在150m3/d以上的注入井;第三组1口为测试环境欠佳的注入井。所有试验井管柱内在用堵塞器使用期限基本相同,均在10个月以上。

3.2 选取理由

现场实际告诉我们,注入量越大,在投拔堵塞器操作过程中钢丝或设备所承受的拉力越大,防喷管的弯曲程度越大;活动式定滑轮在防喷管所安装位置的确定,对于延长使用年限能够起到一定益处。

3.3 现场应用效果

3.3.1 第一组试验对象

共有2口注入井,在进行正常投拔堵塞器操作时,拉力显示平均为2.0-2.5KN范围内,防喷管弯曲程度平均为在7.5度左右,首先将定滑轮安装在防喷管根部进行投拔测试,拉力显示为2.2KN左右,防喷管弯曲度为4度;其次更换定滑轮安装位置,从上至下装至防喷管五分之四处,此时拉力显示为2.5KN左右,防喷管弯曲度为5度左右,最后将定滑轮安装在四分之三处,此时拉力显示仍为2.5KN左右,防喷管弯曲度升至7度左右;

3.3.2 第二组试验对象

共有2口注入井,在进行正常投拔堵塞器操作时,拉力显示平均在3.2KN以上,防喷管弯曲程度平均为12度左右,首先将定滑轮安装在防喷管根部进行投拔测试,张力显示为3.0KN以上,防喷管为6度;其次更换定滑轮安装位置,从上至下同样装至防喷管五分之四处,此时也为3.0KN以上,防喷管弯曲度为7度左右,最后将定滑轮安装在四分之三处,此时张力显示为3.2KN以上,防喷管弯曲度升至11度左右;某A井在张力达到6.5KN时钢丝抽头,防喷管弯曲度在达到15度时,根部出现裂痕。

3.3.3 第三组试验对象

共有1口注入井,此组试验井根据前两组相对应的定滑轮安装位置进行再次确认,同样按照安裝在根部处、五分之四处和四分之三处进行张力和弯曲度数据的录取,最终确定定滑轮在生产实际中最佳的安装位置。

4 结论

4.1 张力超过6.5KN时钢丝抽头,防喷管弯曲度超过15度时易发生断裂,为实际上限值;

4.2 活动式定滑轮可以应用在投拔堵塞器操作工作中,应用效果良好;

4.3 活动式定滑轮安装位置应安装在防喷管根部,此时管体弯曲度最小,超过此范围定滑轮将失去作用。

参考文献

[1] 《提高油水井测试效率的工艺方法和工具》,佘庆东,油气田地面工程,2010.1.

[2] 《深水井测试安全控制技术》,何玉发、周建良,石油钻采工艺,2015.1.endprint

1.精品生活网遵循行业规范,任何转载的稿件都会明确标注作者和来源;2.精品生活网的原创文章,请转载时务必注明文章作者和"来源:精品生活网",不尊重原创的行为精品生活网或将追究责任;3.作者投稿可能会经精品生活网编辑修改或补充。