可调式洗井快速连接工具的研制

2010-09-01中国石化河南油田分公司井下作业处产品研发QC小组

石油工业技术监督 2010年8期

关键词：洗井密封圈水井

中国石化河南油田分公司井下作业处产品研发QC小组

（河南南阳 473132）

可调式洗井快速连接工具的研制

中国石化河南油田分公司井下作业处产品研发QC小组

（河南南阳 473132）

小组概况

小组概况见表1。

表1 小组概况

课题分析与确定

洗井是在地面向井筒内打入一定性质的洗井工作液，把井壁和油管上的结蜡、死油、铁锈、杂质等脏物混合到工作液中带到地面的施工。洗井的目的是把井筒内的污物冲洗出来，避免油层被污物堵塞，影响注水。及时有效快速的洗井将会为下一步井下作业工序奠定良好的基础。

当前对于注水井洗井的操作流程是：把洗井管柱下到预定位置-拆封井器-安装井口流程-开始洗井。当洗井结束，进行下一步作业时，还需要拆卸注水井流程-重新安装封井器。其中：拆卸封井器-安装井口流程，拆卸注水井流程-重新安装封井器4个流程为洗井准备工序。

当前对注水井洗井的操作流程如图1所示。

经过现场测算，拆封井器和安装注水井流程需要50min钟的时间，拆注水井流程和安装封井器需要50min，整个准备工序需要100min左右。洗井准备工序耗费时间长，劳动强度大，增加了作业成本。由于井下赃物的沉降时间为20min左右，如果洗井不及时还将容易造成脏物沉淀卡管柱现象。既影响作业进度，还可能增加作业施工难度或者造成井下事故。

我们对最近4年来注水井作业次数进行了统计（见表 2）。

表2 注水井作业次数统计表

从表2可以看出，油田进入中后期后，对注水井作业是逐年增多。小组成员认为很有必要减少注水井洗井准备时间，需要对此进行研究，开展活动，为此，我们从以下2个方面进行了课题分析（见表3、表 4）。

我们通过以上的分析，从实现的难易程度、使用效果和经济成本等多个方面综合评估后，我们确定了本次活动的课题为：可调式洗井快速连接工具的研制。

目标制定及可行性分析

1 目标值

根据工作经验和实际要求，我们的目标设定为洗井准备时间90min降低到20min以内。

表3 课题一分析

表4 课题二分析

2 目标可行性分析

①小组成员有多年的实践工作经验，有石油工程、机械设计、井下作业方面的专业技术人才，我们有能力解决这个问题；②由于当前的作业操作流程多，劳动强度大，该项目得到了上级领导和作业操作人员的大力支持；③由于井下赃物的沉降时间为20min左右,如果洗井不及时将容易造成脏物沉淀卡管柱现象。因此我们有能力，也必须完成该目标。

方案的提出与论证

我们小组成员结合工作中的实践经验，分析了原水井流程、井口装置和油管管柱的实际情况。考虑到工具的通用性，根据对井口流程安装误差的测量,该工具要达到的要求：实现纵向60mm和横向40 mm的长度调节,以及横向可以360°方向转动调节。

根据我们的研究分析，我们从材质选用、长度调节、密封方式、连接方式等方面提出了多种设计方案，并进行了评估（表5）。

1 材质选用方案的评估论证

工具的材质选用可以很好的实现经济效益和工具的功能。针对洗井快速连接工具选用的材质（见表6）我们提出2种方案，并对方案进行了评估。

表5 方案明细表

表6 材质选用对比表

2 长度调节方案的评估论证

长度调节段是洗井快速连接工具的核心部分，长度调节设计是否可靠和实现快速有效的调节是降低洗井准备时间的主要因素，该设计是整个工具是否能实现通用性和成功的关键。

（1）采用螺纹调节+锁紧螺母方案（如图2）

该方案采用上接头与连接弯头之间的连接螺纹调节长度，锁紧螺帽固定位置，螺纹调节方式是我们常用的长度调节模式。加工工艺简单，结构简明，使用安全可靠。

（2）采用滑套调节+锁紧螺母方案（如图3）

该方案通过调节调节滑套的位置来调节长度，用锁紧螺帽和挡环来固定位置。该结构组件多，但是长度调节便捷可靠。

（3）2种方案的对比论证（见表 7）。

3 密封方案的评估论证

因注水井注水管线压力一般在15MPa～20MPa，因此设计密封压力为22MPa，在接头和连接弯头之间必须设计密封圈。由于经常需要调节长度，且长度调节范围较大，在调节过程中密封圈要与工件的表面进行摩擦，容易损坏密封圈。因此，对工件的加工精度要求很高，为了降低加工难度和提高密封的可靠性，我们必须对密封圈的设置位置进行方案论证。

（1）采用密封圈内置方案（如图 4）。