轻便型油管带压起下控制装置研制

张守华，隋宏宇，刘士军，王 彪，刘 萌，雷宽成

（1.大庆油田井下技术作业公司，黑龙江大庆 163153；2.西安宇星石油机械新技术开发有限公司，西安 710032）①

轻便型油管带压起下控制装置研制

张守华1，隋宏宇1，刘士军1，王 彪1，刘 萌2，雷宽成2

（1.大庆油田井下技术作业公司，黑龙江大庆 163153；2.西安宇星石油机械新技术开发有限公司，西安 710032）①

在油田修井过程中，经常会遇到油管发生上顶现象，为了控制油管上顶，采用了防顶卡盘或油管吊卡和钢丝绳反向套压方式，这2种方式虽然简单易行，但卡住油管后，油管就不能再动作，只能等井压放完后才能继续施工，影响施工进度。为此，研制了2种不同背景下的防顶及油管带压起下控制装置，解决了修井过程中油管上顶事故和油管带压起下作业要求。

防顶卡盘；修井作业；升降液缸；空心液缸

目前，在油田起下油管施工的过程中，经常会遇到油管发生上顶现象，如果不及时控制，油管会冲出井口，不仅会造成安全事故，而且严重影响施工进度。采用目前的普遍方法，使用后油管再无法起下，只能等井内压力降完后才能继续作业，严重影响施工进度。为了解决以上问题，针对小修井、大修井，研制了2种不同状态下控制油管上顶并继续施工的有效装置——轻便型油管带压起下控制装置。

1 控制油管上顶常用的方法

1） 在井口四通或防喷器上法兰上安装卡瓦式防顶卡盘，如图1所示。这种防顶卡盘安装迅速，操作方便，可防顶300 k N上顶力。防顶卡盘通径为ø125 mm或ø180 mm，满足油管或工具通过，同时承载能力不低于600 k N。防顶卡盘既可以采用手动，也可以采用气动、液动，气动液动的动力可以采用作业设备自身气源或液压源。

2） 用油管吊卡和钢丝绳反向套压油管。这种控制油管上顶的办法比较原始，操作复杂。发生油管上顶趋势时，先用闸板防喷器关闭环空，然后在油管上部拧上1根油管短节，把油管吊卡反方向套在短节上，把1根8～10 m钢丝绳形成大环形，一端套住油管吊卡2个耳孔，并绕着井口四通两边的旁通上，把钢丝绳环另一头挂在游车大钩上，大钩上提钢丝绳，钢丝绳拉住油管吊卡，吊卡压住油管接箍，从而实现反向拉住油管需要。不同情况下用油管吊卡和钢丝绳反向拉住油管的方法不同（如图2）。油管压住后，由于井内有压力，施工不得不停止，等待放压，影响施工进度。

图1 防顶卡盘卡紧油管

图2 用油管吊卡和钢丝绳反向压住上顶油管

2 轻便型油管带压起下控制装置

2.1 对于小修井

在施工中，井口不装转台，井口大四通上都安装有1套单闸板或双闸板防喷器。可以在施工前或施工过程中把轻便型油管带压起下控制装置安到井口上。如图3所示。

图3 轻便型油管带压起下控制装置

本套装置部件及技术参数，如表1。

表1 轻便型油管带压起下控制装置技术参数

利用本套装置，可以实现防上顶及带压起下油管。本套装置中，上、下卡盘都是活门式，利于安装；夹紧油管时，卡盘两边的小液缸向里推动卡瓦体，从而夹紧油管。固定座是分体式（如图4），不用拆下防喷器或井口四通就可以固定在井口下法兰下面或上面，安装时只要分别拆下互对的4个螺栓即可。特点是结构小，安装方便，成本低、应急快。

图4 分体式固定座

2.2 对于大修井

大修井作业时，井口都有钻台，操作人员在转台上平面施工，转台下有效空间不够，且转盘通径都比较小，就不能采用双液缸方式控制上卡盘上下移动；为了解决该问题，采用空心液缸，空心液缸外径不超过转盘通径，这样，空心液缸就可以从转盘上部穿下，从而与下卡盘连接（如图5）。设计时，注意空心液缸的高度，以利于操作人员施工。

图5 空心液缸型油管带压起下控制装置（液缸伸出时）

本套装置的主要参数如表2。

表2 空心液缸型油管带压起下控制装置技术参数

在本套装置中，上下卡盘均为活门式，利于安装，空心液缸根据行程大小可以做成单级缸或双极缸。本套装置中，空心液缸采用内置通道，可以避免外露管线过多而影响操作。

整个装置的操作，采用气控液动换向阀来实现；把气控阀安装到司钻附近，气缸推动液压换向阀实现液缸升降动作（如图6）。

图6 液压和气路控制系统原理图

3 操作步骤

1） 在需要时，按照图3或图5～6把相应的部件安装到位；连接好液压、气路控制管线。

2） 如果仅仅是防顶，可以给下卡盘提供液压，关闭下卡盘，下卡盘牙块抱紧油管；由于下卡盘下部与防喷器或井口四通法兰连接，所以，油管的上顶力就传给井口套管，防止油管冲出。油管控制住后，观察井内压力变化，如果井内压力达到允许作业条件，就可以用升降液缸和上卡盘起下油管。

3） 带压下油管。下卡盘抱紧油管，上卡盘打开，起升液缸升到合适高度，然后上卡盘抱紧油管；打开下卡盘，降落起升液缸到最低点，再关闭下卡盘，打开上卡盘，起升液缸起升到位，以此反复操作。操作过程中注意井压和液压系统压力变化，如果环空需要密封，在闸板防喷器上部可安装1套补偿式多用途环形防喷器即可。

4） 最后，可把套管头坐落于井口大四通内，完井。

5） 带压起油管。下卡盘抱紧油管，上卡盘打开，起升液缸落回最低点，然后上卡盘抱紧油管；打开下卡盘，起升升降液缸到最高点，再关闭下卡盘，打开上卡盘，起升液缸降落到位，以此反复操作。操作过程中同样注意井压和液压系统压力变化。如果环空需要密封，在闸板防喷器上部可安装1套补偿式多用途环形防喷器即可。

6） 最后，可把工具串提出井口大四通，关井完井。

4 结论

1） 采用轻便型油管带压起下装置，不仅可以有效防止油管上顶事故，而且可以满足低压井带压起下油管需要，及时完井，提高工作效率。

2） 采用轻便型油管带压起下装置，就避免了低压情况下采用大型带压作业设备完井带来的高成本、大工作量、施工慢等缺点，满足普通井小修、大修控制油管上顶、完井的需要。

［1］ 樊奖平，张高峰，王学佳，等.带压作业装置现状与发展［J］.石油矿场机械，2008，37（12）：11-15.

［2］ 魏景山.不压井作业装置的设计研究［D］.青岛：中国石油大学（华东），2012.

［3］ 王百战，白文雄，樊勇，等.便携式井口防喷器试压装置研制与应用［J］.石油矿场机械，2011，40（12）：83-86.

Development of Lightweight Tube under Pressure Run and Pull Controlling Device

In workover process，the phenomenon of tubing on top occurred frequently，in order to control oil tube on the top，using the anti-top chuck or tubing elevator method and reverse casing pressure wire rope method，the two way are simple and easy，but when the tube stuck，it can no longer get action，only continue to work after the pressure put on，the construction progress will be affected.Therefore，developing the tubing with pressure run and pull controlling device under the two different backgrounds，completely solve the tubing to the top accidents in the workover process and satisfy the requirements of oil tubing run and pull with pressure.

anti top chuck；workover job；lifting cylinder；hollow cylinder

TE921.5

B

10.3969／j.issn.1001-3842.2014.09.025

1001-3482（2014）09-0094-04

2014-4-26

张守华（1979-），男，黑龙江大庆人，工程师，主要从事修井技术管理工作，E-mail：leima2007＠163.com。