免绳索投放预置式井下节流器研制与应用

2013-07-08杨旭东肖述琴卫亚明

石油矿场机械 2013年5期

杨旭东，肖述琴，卫亚明

（1.长庆油田公司油气工艺研究院，西安 710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，西安 710018）

在天然气开采中为了降压、节流、限产，通常在气井井筒安装井下节流器。井下节流器以坐封方式不同又分为卡瓦式井下节流器和预置式井下节流器。目前，苏里格气田广泛应用的是卡瓦式井下节流器，大面积的推广应用表明：该节流器难打捞，易造成井下事故［1］。预置式井下节流器密封胶筒变形量小，密封可靠性好，寿命长，且密封胶筒一旦与预置工作筒脱离，其外径便小于井筒通径，打捞上提时几乎无摩擦阻力，易打捞。

目前，预置式井下节流器的投放工作需要将钢丝绳下入井内，所需车辆多、人员多，而且操作复杂，投放费用高。本文介绍了一种免绳索投放预置式井下节流器，已在现场成功应用。

1 结构及工作原理

免绳索投放预置式井下节流器结构［2－3］如图1所示，下击锤结构如图2所示。

图1 免绳索投放预置式井下节流器结构

图2 下击锤结构

免绳索投放预置式井下节流器需在下采气管柱时，将预置工作筒通过油管接头连接在油管上，然后将预置工作筒随油管下到设计深度。免绳索投放预置式井下节流器实施步骤如下：

1）将装有预置式井下节流器的捕捉投捞器安装在井口上，打开油管阀门，将预置式井下节流器投入井内。在进入油管口时，预置式井下节流器上的锁块收缩，依靠自身重力顺利下行，到达预置工作筒位置时，本体的突出台阶便卡在预置工作筒的缩颈上而停止下行。

2）卸下捕捉投捞器，将装有下击锤（中空）的捕捉投捞器安装在井口上，打开油管阀门，将下击锤投入井内，当下击锤遇预置式井下节流器的打捞头时，打捞头在惯性力的作用下相对于预置式井下节流器向下移动，此时销钉被剪断，锁块被打捞头的大颈挤出卡于预置工作筒卡槽内，密封圈伸入预置工作筒缩颈内实现密封，既完成了井下节流器的投放。

3）开启油管阀门即可正常生产。

2 室内模拟试验

2.1 密封性能

模拟现场工况进行室内试验，将免绳索投放预置式井下节流器装入工作筒，加水压观察芯子位置变化。

1）试验一常温下，将免绳索投放预置式井下节流器装入工作筒，加压30 MPa，保压0.5～3.0h，压力不变。

2）试验二将免绳索投放预置式井下节流器在100℃的沸水中加热1.0～1.5h后（其V 形密封圈在加热前后尺寸相差一定值），迅速将其装入工作筒中加压30 MPa，装配容易，保压0.5～3.0h后，压力不变。对于此试验过程任意选择了4件免绳索投放预置式井下节流器、3个工作筒，每种任意组合密封情况良好。

免绳索投放预置式井下节流器在不同压差和温度下的性能试验数据如表1。

表1 不同压差和温度下的性能试验数据

试验表明：免绳索投放预置式井下节流器锁块在压差最高为30 MPa时，锁块未发生滑动，锁块能够安全可靠工作；密封可靠，且反复坐封3次时，不渗不漏；V 形密封圈在不同压差和温度下的密封性能好，可以满足长庆气田气井应用条件。

2.2 剪切销钉材质确定

针对免绳索投放预置式井下节流器在投放过程中遇阻后活动时销钉易剪断问题，分析原因可能与油管状况、销钉强度因素有关。由于油管状况因素不易确定，所以只针对剪切销钉进行研究。

根据免绳索投放预置式井下节流器的结构及使用状况，研究确定了剪切销钉的材质及结构型式，设计制作了剪切试验装置，在WHY－500型全自动压力试验机上进行了剪切试验，其测试结果如表2所示。根据测试结果，确定合理的销钉材质。

表2 节流器用Ø3mm 销钉剪切力测试结果

3 现场应用情况

苏X 井在下完井生产管柱时，免绳索投放预置式井下节流器工作筒随油管（油管尺寸为Ø73.02 mm×5.51mm）一起下入井中设计位置，其工作筒位置为2202m。

2011－11－05，苏X 井投产，开井前油、套压约24.3 MPa，井口使用加热炉加热后节流。2011－11－21，投放免绳索投放预置式井下节流器，气嘴直径为Ø2.3mm，设计配产1.5×104m3／d。2011－11－27，节流器正式启动，油压2.1MPa、套压为22.5MPa，日产气1.7471×104m3／d，至今节流器仍正常工作。