桥塞式油井防喷技术应用试验

孙岩（大庆油田有限责任公司第六采油厂）

第六采油厂井下作业施工主要分为油井检泵、水井调整、堵水、压裂、射（补）孔等几类，主要应用开关、活门等丢手防喷工具，管输射孔与下泵联作工艺，实现不压井防喷作业。从现场应用情况看，井下作业防喷技术不完善，滑套开关等油井井下防喷工具成功率低，仅为60%，可靠性差。因此，开展了桥塞式油井防喷技术应用试验，以解决作业防喷问题，实现安全环保作业。

1 工艺原理

桥塞式油井防喷技术井下工具包括桥塞式防喷封隔器、扶正通具、井下开关。工艺管柱示意见图1。

图1 井下工艺管柱示意

工艺过程：采用丢手管柱将井下防喷工具下至井内，油管打压，防喷工具坐封；再上提管柱，丢手，起出投送管柱；随后下入抽油泵、螺杆泵或电泵，下部连接专用工具打开开关进液通道，正常生产；再次作业时，上提管柱，开关的进液通道关闭，实现作业防喷。

2 技术关键

技术的核心是桥塞式防喷封隔器的设计。

2.1 工作原理

油井防喷工具由上接头、活塞、胶筒、卡瓦等部件组成（图2）。

坐封：油管加压，压力液推动挂套挤压胶筒，胶筒扩张坐封；同时卡瓦牙在高压作用下伸出，卡在套管内壁；停止打压后，锁簧卡在锁簧套上，胶筒保持压缩坐封状态；上提管柱，坐封销钉在上提力作用下剪断，上接头、内短接、内分离管等部件随上部油管拔出，露出打捞鱼顶以备下次上提解封；工具进入坐封状态。

下入抽油泵、螺杆泵或电泵等生产管柱，下部连接扶正通具打开底阀的进液通道，正常生产；再次作业起管柱时，上提管柱，防喷工具的进液通道关闭，实现作业防喷。

解封：下捞矛捞住打捞鱼顶后，上提管柱，带动胶筒压帽上行，胶筒在自身弹性恢复力作用下复原；同时，卡瓦牙回收，工具解封。

2.2 强度校核计算

1）中心管强度校核：

图2 桥塞式防喷封隔器

中心管外径D =66 mm，内径d =50 mm，中心管危险截面积，中心管许用载荷F=S ⋅[σ]，材质为45#钢，许用应力[σ]=450 MPa，求得F ≈650 kN，大于2.5 in（1 in=25.4 mm）油管丝扣滑脱强度，符合现场要求。

2）油管扣抗滑脱强度：

式中：D =66 mm，d =50 mm，δs=450 MPa，t=1.81 mm，求得P ≈490 kN，大于油管丝扣滑脱强度，符合现场要求。

3）连接螺纹强度校核：

螺纹M72×2，螺距p =2 mm，螺纹小径d1=69.835 mm，啮合系数kz=0.56，齿根宽度a=0.87×2=1.74 mm，螺纹工作圈数Z =10，中心管内径d =50 mm，工作压差P =25 MPa。

螺纹受力：

螺纹强度[1]：

所以

表明螺纹强度满足要求。

3 现场试验

2013年2月，在喇9-AS2711 井进行了现场试验。试验过程：下入配套试验工具（封隔器和底阀）及油管至500 m，释放封隔器，15 MPa 稳压30 min；起出丢手管柱，下入通具，进行开关操作；起出通具管柱，打捞封隔器；起出打捞管柱，地面检查。

从试验情况看，该技术坐封、丢手、开关操作等方面性能稳定可靠，打捞及地面检查无问题，满足现场应用要求（表1）。

表1 现场试验统计

4 结论

1）该技术以桥塞式防喷封隔器为核心工具，坐封、丢手、开关操作等方面技术性能稳定可靠，达到现场应用要求。

2）在油井推广应用该技术，可有效解决作业防喷问题，实现安全环保作业，应用前景广阔。

[1]李新勇.螺纹实用手册[M].北京:机械工业出版社,2009.