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柔性抽油桿斷損故障的處理方法

http://njchuangji.com 2015年09月19日        

  一、引言

連續(xù)柔性抽油桿(以下簡稱抽油桿)作為采油工具的一項革命技術(shù),它的研究、推廣、應(yīng)用是一個涉及彈性力學(xué)、機械設(shè)計及配套采油作業(yè)等相關(guān)技術(shù)的系統(tǒng)工程。由于柔性桿材料為70號鋼,強度高,且本體由多股鋼絲繞制而成,其整體桿柱呈右旋狀態(tài)。因此,在柔性桿本體斷脫事故中,其斷裂部分易在井筒散花,加之每股鋼絲剛性強,現(xiàn)有打撈工具無法實施打撈工作。

為此,如何設(shè)計、加工相應(yīng)柔性桿專用打撈工具,解決其打撈不易的問題。將對柔性抽油桿采油這一新型技術(shù),起到補充、完善的關(guān)鍵作用。

在所施工的幾十口油井中,發(fā)生過各種各樣的問題,今對各類故障的分析及處理方案結(jié)合設(shè)計相應(yīng)打撈工具加以介紹,作為經(jīng)驗交流。

二、抽油桿在普通檢泵作業(yè)施工中可能碰到的問題

由于柔性桿采油井均為深井、超深井,該類油井結(jié)蠟現(xiàn)象較為普遍。因此,抽油桿檢泵作業(yè)施工時,由于油管內(nèi)壁原油結(jié)蠟變硬,造成油管內(nèi)徑縮?。ㄓ凸軆?nèi)徑φ62mm)。當(dāng)內(nèi)徑小于柔性桿接頭直徑尺寸(Φ55mm)時,使抽油桿接頭無法通過油管內(nèi)徑。此時若繼續(xù)上提抽油桿,井口指重表指示值(即上提泵管負(fù)荷)將急速上升。

處理方法:這種情況下,不宜硬提,要反復(fù)下放、上提,同時認(rèn)真觀察井口指重表的變化,上提負(fù)荷不能超過原懸重的0.5倍,以防止上提后下放時放不下去。若反復(fù)活動無效,應(yīng)及時采用熱洗的辦法處理硬蠟。即使用溫度為80℃以上的熱流體洗井,清除硬蠟,確保抽油桿順利起出。

預(yù)防手段:

1.抽油桿在檢泵作業(yè)施工時,在起桿之前,首先上提泵掛管,打開泵管的錨泄器。解封泵管的錨泄器時,上提泵管懸重負(fù)荷為超過泵掛負(fù)荷15kN左右。若遇特殊情況應(yīng)按具體情況處理。泵管的錨泄器打開后,采用上述熱洗的方法處理硬蠟。

2.對使用抽油桿的油井,下泵前必須對泵管進行認(rèn)真的通管(通徑不得小于Φ60mm),確保下井的每一根油管無縮徑等現(xiàn)象。另外,建議結(jié)蠟嚴(yán)重的井,可根據(jù)每一口井結(jié)蠟深度確定結(jié)蠟井段,在結(jié)蠟井段設(shè)計使用較大直徑的油管(如:內(nèi)徑Φ75mm3英寸油管),增大油管與抽油桿接頭之間的空間,使抽油桿接頭在上提時具有較大的運動空間,能夠在結(jié)臘嚴(yán)重、管壁硬蠟較厚情況下,順利地起出抽油桿,同時可延長檢泵周期。

三、抽油桿卡死在泵管內(nèi)

抽油桿在正常生產(chǎn)時被卡,應(yīng)具體分析遇卡原因。如果是抽油桿接頭被硬蠟卡死,要按照上述處理方法,進行熱流體洗井,清除硬蠟,即可起出抽油桿。如果是由于深井抽油泵的柱塞被卡死在抽油泵的泵筒內(nèi),就不能上提泵管,而要采取直接反洗井的方法,同時要防止洗井造成的結(jié)蠟,使用溫度較高的液體反循環(huán)洗井。洗井的同時配合活動抽油桿柱上下活動解卡。解卡時,不可大力上提,要逐漸反復(fù)活動,慢慢擴大活動高度,不能急于求成,否則會造成卡死不能下放。若采取以上辦法仍不能起出抽油桿。就必須高負(fù)荷上提抽油桿柱,使抽油桿柱在下部薄弱處斷脫,起出上部桿柱,進行分步處理。一般情況下,抽油桿柱在3/4英寸桿的底部接頭處斷開。

四、抽油桿在油管內(nèi)斷脫

抽油桿在一些特殊井況內(nèi)工作時,由于意外原因(如蠟卡、脫扣、砂卡等),造成了抽油桿在泵管內(nèi)松股、斷絲、斷脫等情況,最終導(dǎo)致了抽油桿斷脫落井。在油管內(nèi)打撈抽油桿是解決這一故障的快捷簡便方法??梢愿鶕?jù)井下斷脫的實際情況分別對待。

1.在抽油桿上部接頭處絲扣脫落的情況下,由于柔性桿接頭外徑尺寸為φ56mm,所以可根據(jù)泵管內(nèi)徑不同采取相應(yīng)措施:(1)若泵管為2 英寸油管,則必須起泵掛管,使柔性桿接頭高出井口3-5m,用柔性桿作業(yè)車重新將其連接,起出桿體。(2)若泵管為3英寸油管,可借鑒常規(guī)的開窗打撈筒的結(jié)構(gòu),使用外徑為φ70mm帶引斜的抽油桿開窗撈筒。打撈筒的具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

 

 

1 打撈筒

 

 

在筒壁同一截面等分開三個小窗口,窗舌向內(nèi),窗口的最小寬度應(yīng)大于56mm

注意事項:具體打撈時,工具接觸魚頂一定要緩慢,當(dāng)魚頂較深時所施加鉆壓不可過大,減小抽油桿的彎曲,有利于打撈,接觸魚頂?shù)耐瑫r要配合井口旋轉(zhuǎn)打撈筒,確認(rèn)魚頂進入筒身后,適當(dāng)加大鉆壓,撈住落物。撈住后一定要試提,以確認(rèn)已經(jīng)撈住落物。上提時不能猛提,防止突然遇卡。如若遇卡要反復(fù)上下活動,不能硬提。實在無法提出應(yīng)熱洗井后再起。

2.當(dāng)抽油桿從接頭根部斷絲斷脫時,首先要根據(jù)起出井口的斷桿情況進行分析。在井下抽油桿鋼絲沒有松股的情況下,由于柔性桿材料為70號鋼,桿體強度高,曲率半徑1.6m。同時通過多次現(xiàn)場施工,我們發(fā)現(xiàn)1800m的柔性桿體落到油管內(nèi),上部接頭在井內(nèi)僅回落20-40m距離,其上部桿體在管內(nèi)形成慢彎,具有一定的支撐功能??梢允褂脦в许敳恳钡目ㄍ呤酱驌仆?。它的基本結(jié)構(gòu)如圖2,由上節(jié)頭和筒體等構(gòu)成。其中:上接頭、筒體、引鞋用40Cr調(diào)質(zhì)處理,210-250HB??ㄍ哂?span>20Cr,滲碳處理。

 

 

2 卡瓦式打撈筒

 

 

注意事項:筒體內(nèi)部帶有由倒錐形與卡瓦相配合。打撈時,首先要緩慢下放工具,輕輕接觸魚頂,與此同時配合井口旋轉(zhuǎn)打撈桿,使工具在井下將斷桿引入筒體,然后上提打撈桿,卡瓦卡住斷桿本體。上提時不能猛提,防止突然遇卡。如若遇卡要反復(fù)上下活動,不能硬提。實在無法提出應(yīng)熱洗井后再起。

3.當(dāng)抽油桿在泵管內(nèi)鋼絲折斷和鋼絲松股時,整個泵管內(nèi)已經(jīng)被鋼絲充滿,無法使用外撈工具。為此研究設(shè)計了一種小直徑彎曲(全長3-4m)外鉤用來打撈爆絲后的抽油桿。其結(jié)構(gòu)如圖3

 

 

3 打撈外鉤

 

 

設(shè)計原理:抽油桿本體是由多股鋼絲擰制而成。其整體桿柱呈右旋狀態(tài),在斷脫散花后,爆絲桿體仍呈右旋狀態(tài)。為此,根據(jù)柔性桿體的螺距及現(xiàn)場測得其在2 英寸油管內(nèi)的曲率半徑,設(shè)計與桿體螺距相吻合的打撈外鉤,并在鉤體上加工出豁口,且壓蓋起到壓緊作用,便于鋼絲繩纏繞于鉤體。

使用方法:這一工具根據(jù)鋼絲的纏繞,通過外鉤的彎曲配合井口旋轉(zhuǎn)抽油桿柱,將斷落井下的松散鋼絲纏在外鉤上,以此實現(xiàn)打撈。打撈時,首先要加適當(dāng)?shù)你@壓將外鉤扎入鋼絲內(nèi),纏繞時一定要繞緊,上提時要緩慢。

五、泵管和抽油桿都被卡死井內(nèi)

在一些特殊情況的井上,由于各種井下原因,造成的泵管和抽油桿都被卡死井內(nèi),在這種情況下,應(yīng)首先處理被卡死在井內(nèi)的抽油桿。由于泵管大多是由于錨泄器不解封造成被卡,具有循環(huán)空間,可使用熱水進行洗井,將泵管內(nèi)的蠟、砂等雜質(zhì)洗出井口。洗井時配合井口活動桿柱解卡。處理完被卡死在井內(nèi)的抽油桿后,反復(fù)活動油管,進行解卡。如若不能解卡,選擇倒扣點進行倒扣。倒扣后若被卡死在井內(nèi)的抽油桿與泵管不同步起出,就應(yīng)停止起泵管。根據(jù)井深設(shè)計出合理的深度,在這一深度的油管內(nèi)注灰,將被卡死在管內(nèi)的抽油桿固死在這一段,凝固后上提油管將抽油桿同時起出。

若發(fā)生抽油桿斷脫套管內(nèi)時,應(yīng)使用加長式(全長8-9m)活動外鉤進行打撈。打撈施工時,首先要將外鉤扎入鋼絲內(nèi),上提至懸重,井口施加旋轉(zhuǎn)力,使外鉤將鋼絲纏緊,撈住柔性抽油桿。上提時不能猛提,防止突然遇卡。如若遇卡要反復(fù)上下活動,不能硬提。其結(jié)構(gòu)如圖4。其中:5 英寸套管的壓蓋φ118mm,7英寸套管的壓蓋φ154mm。

 

 

4 打撈外鉤(活動式)

 

六、結(jié)論

1.柔性桿油井的故障預(yù)防與處理手段必須進一步加強、完善。由于其情況特殊,作業(yè)施工中應(yīng)制定詳細(xì)應(yīng)急施工方案,不可盲目上提、打撈,避免造成不必要的大修。

2.柔性抽油桿采油配套技術(shù)作為一項新型采油工藝,相對玻璃鋼桿,其研制開發(fā)到推廣應(yīng)用,時間短、起步晚、規(guī)模小。因此,在故障處理中,必須結(jié)合其桿柱結(jié)構(gòu)性能特點,對打撈工具進行設(shè)計與選用。

 

 

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