斜直井倒扣旋转装置的研制与应用

陈翔宇　范红禅　彭兴林

【摘 要】目前，在斜直井大修施工中，斜直井作业机的吊卡不能旋转始终是一个难题，给斜直井的倒扣、磨铣等施工带来了极大的不便，制约着斜直井大修作业的施工进度。国内外没有现成的合适工具可代替，也没有一套可行的经验来参考。我们研制这套斜直井倒扣旋转装置，可有效的解决斜直井作业机的吊卡不能旋转始的难题，在上提30吨负荷以内可保证井内管柱旋转，给斜直井的倒扣、磨铣等施工带来便利，极大地提高斜直井大修作业的施工进度，并且能有效地降低安全事故的发生，其经济效益和和发展前途具有广阔的前景。

【关键词】斜直井；倒扣旋转装置；大修作业；施工进度

前言

斜直井作业机的吊卡构造特殊，吊卡斜贴在吊卡支座上，不能旋转。使斜直井的油管倒扣很不方便，在上提一定负荷倒扣时，因吊卡不旋转，无法正常进行倒扣施工。只能小负荷倒扣，这样每次倒的管柱较少，增加了作业工作量。另外倒扣时油管接箍在吊卡翻板上旋转，损伤油管接箍及吊卡翻板，并且容易引起油管脱扣，存在事故隐患

1.研究及解决的问题

1.1研究的主要内容

研究的主要内容是通过设计制造斜直井倒扣旋转装置，并在现场应用试验，实现上提负荷倒扣，旋转管柱。该装置选用的圆钢一定采用优质钢，具有一定的强度和硬度，两个轴承槽严格要按图纸加工，推力轴承NSK29415M和向心轴承NSK6218的质量保证。

1.2研究思路和技术路线

要满足斜直井上提一定负荷倒扣的目的，关键的问题是要在斜直井的吊卡上面设置一个承载旋转装置，使该装置既能承载一定负荷，又能旋转。

1.3研制开发相关配套装置

①研制承载端头，与中心管相连接。

②研制承载轴承，在上提管柱过程中承载轴承可以在承受载荷30吨的状态下还可以自由转动。

③研制扶正轴承，在管柱自由旋转的同时使管柱不能随意摆动。按照这个思路，首先要考虑承载负荷，这就是装置钢材的选择，再就旋转，就是推力轴承和向心轴承的性能。形成思路后，项目组计出了斜直井倒扣旋转装置，装置主要由承载端头，推理轴承，向心轴承，外套，下端盖，中心管等部分组成。

④设计思路是用φ200mm×210mm的圆钢做为加工旋转装置的基础，在圆钢的中心用车床车一个φ130mm的通径，深度170mm的园槽，圆钢上面车一个直径为 φ160mm，深度为95mm的园槽，圆钢下面车一个直径为φ100mm，深度为40mm的园槽，圆钢上槽镶一个外径为φ160mm，内径φ75mm，高度为65mm的推力轴承8315，用于承载负荷。推力轴承下槽镶一个外径为φ130mm，内径φ75mm，高度为25mm的向心轴承36215，两个轴承之间用轴套相连，保证管柱平稳旋转。轴承内部装镶一个外径为φ100mm，内径φ75mm，高度为20mm的钢管做为支撑套。中心管长度630mm，上面车成21/2〞油管内丝扣，用护帽封住，下部车成21/2〞油管外丝扣，倒扣时，与油管直接连接，也可以通过变扣与钻杆连接。（ 如图）

斜直井倒扣旋转装置图纸

1.4斜直井倒扣旋转装置的工作原理

将本装置坐在斜直井作业机的吊卡上，将中心管下端连接到丼内管柱上，上提大钩，外套受力后将力量传递到承载轴承，通过承载端头轴承将力在传到承载端头再传到中心管。在上提管柱过程中承载轴承可以承受载荷30吨的状态下还可以自由转动。

1.5技术参数

1.6技术经济指标及工作量完成情况

根据对传统斜直井倒扣工艺的分析，我们对斜直井倒扣旋转装置项目制定了以下技术经济指标：

①1000米以内的遇卡斜直井打捞倒扣缩短工期：20小时

②倒扣成功率：100%

③使用于所有斜直井的旋转管柱施工，包括旋转座封，倒扣丢手、打捞，等施工。经3口实验井统计，均达到预定指标。

2.主要成果及认识

2.1取得的成果

①本项目通过全体成员的共同努力，研制成功了包括承载端头，推理轴承，向心轴承，外套，下端盖，中心管等部分组成斜直井倒扣旋转装置；

②现场进行斜直井上提负荷倒扣实验取得了成功，解决了斜直井不能大负荷上提倒扣的难题，项目取得了圆满成功；

③本装置的成功应用，为作业施工减少作业占产、消除安全隐患提供了保障。

2.2取得的主要认识

该项目因其结构简单、操作方便，安全可靠，灵活好用等特点，在斜直井的倒扣施工中有着较好的应用前景，在斜直井的倒扣施工中，我们将加强推广应用，使该技术发挥更大作用。同时，在应用中不断查找不足，并及时整改，使该技术不断地完善发展。

3.现场实施及应用情况

①2010年9月6日，HN-XJ201队在楼31223斜直井检泵施工，起完全井抽油杆后，连上提升短节，拔钻200KN提不动井口，无法拆掉上法兰。将该装置装在提升短节上面，座在斜直井吊卡上，拔钻170KN，将上法兰提离井口大四通2cm，用液压钳倒扣，该装置旋转灵活，不到2分钟倒扣完毕。拆掉上法兰，起出倒开的油管，经统计，一次将遇卡点以上的45根油管全部倒出。缩短工期3天。

②2010年10月7日，HN-XJ203队搬上的新6163井，该井填砂油管卡死，油管拔钻时拔300kN拔不动，倒扣时先拔钻20kN倒扣，一次只倒出2根油管。后将该装置装在斜直井翻板吊卡上面，拔钻120KN，用液压钳倒扣，一次倒出13根油管，后又下反扣钻杆，将该装置装与反扣钻杆相连，拔钻120KN倒扣，将遇卡点以上的12根油管全部倒出。极大地提高了倒扣作业施工速度，降低了劳动强度，缩短工期8天。

③2010年11月9日，HN-XJ201队在楼7917井打捞防砂管施工，捞获防砂管后，作业机不带负荷倒扣，打捞工具在鱼腔内空转，倒不开防砂管，作业机带上5吨负荷，管柱根本转不动。加上该装置后，上提150KN，一次倒出7根防砂管，缩短工期6天。该井施工属于大修作业，一般施工周期较长，而该井之所以仅用10天时间干完，主要在于运用斜直井倒扣旋转装置，倒扣施工时可以较大负荷的上提倒扣，极大地提高了施工效率，并且操作方便，在施工过程中没走弯路（如表1）。

4.结论及认识

4.1取得的成果

①本项目通过全体成员的共同努力，研制完成了斜直井倒扣旋转装置；

②现场进行斜直井上提倒扣实验取得了成功，解决了斜直井不能上提倒扣的难题，项目取得了圆满成功；

③本装置的成功应用，为作业施工减少作业占产、消除安全隐患提供了保障。

4.2取得的主要认识

该项目因其装置体积小，重量轻，拆装方便，操作容易，能消除倒扣时的多种事故隐患。我们将加强推广应用，使该技术发挥更大作用。同时在现场应用中不断改进提高，从而发挥该装置的最大作用。

参考文献：

[1] 尹永晶，杨汉立，等.车装钻机[J].石油工业出版社，2002.

作者简介：

陈翔宇，工程师，河南邓州人，生于1969年，1990年毕业于重庆石油学校，现从事井下作业设计工作。