可关闭旋转式泄油器的研制与应用

李建雄 孙 飞 李传乐 赵昕昕 李 闯 吴海斌（中原油田采油三厂，山东莘县 252435）

引用格式：李建雄，孙飞，李传乐，等.可关闭旋转式泄油器的研制与应用［J］.石油钻采工艺，2015，37（5）：128-130.

可关闭旋转式泄油器的研制与应用

李建雄 孙 飞 李传乐 赵昕昕 李 闯 吴海斌
（中原油田采油三厂，山东莘县 252435）

引用格式：李建雄，孙飞，李传乐，等.可关闭旋转式泄油器的研制与应用［J］.石油钻采工艺，2015，37（5）：128-130.

摘要：由于常规泄油器须投杆剪断泄油销钉后泄油，致使对于抽油杆断的油井无法投杆而不能实现泄油，且泄油后不能二次关闭。针对常规泄油器存在的缺陷，借鉴Y221封隔器工作原理，通过对换向机构的理论计算，研制了可关闭旋转式泄油器。该工具采用下放旋转并上提管柱实现泄油功能、再次下放管柱关闭泄油孔的工艺设计，除能在不起抽油杆柱情况下实现泄油外，还可实现泄油器反复开关使用，避免带液体起管柱伤害环境。该工具在中原油田采油三厂进行了室内实验并在泵深为3 000 m以上的油井中进行现场试验，成功率100%，可进一步推广使用。

关键词：泄油器；可关闭；旋转式；断脱抽油杆泄油

在油井作业施工过程中，泄油器可实现油套连通，释放油管内的液柱压力，改善井口操作条件，减少因油管柱内原油泄流造成井场伤害，实现安全环保作业施工。现场使用的销钉式泄油器存在以下几点问题：（1）对于抽油杆断脱的作业井，泄油器无法投杆泄油。中原油田采油三厂2014年1—10月，维护措施作业中有抽油管断脱56井次使用了销钉式泄油器，作业中无法泄油，不得不冒喷起管，影响了施工进度，给环保和施工安全带来了隐患。（2）一次性打开后，不能再次关闭。对于检杆作业井，无需起出油管，但根据环保要求，泄油器需打开泄油，致使检杆后只能起出全部原井管柱重新下泵生产，增加了作业工作量及生产成本。（3）常规销钉式泄油器还存在剪切槽腐蚀穿孔、密封垫或密封圈老化失效、螺纹松动导致密封失效等问题。为此，研制了不投棒即可实现泄油器泄油的新型可关闭旋转式泄油器。该泄油器有效解决了抽油杆断脱井不能泄油、泄油器密封失效以及打开后不能再次关闭等问题。

1　技术分析

1.1 结构

可关闭旋转式泄油器主要由换向机构和泄油机构组成。换向机构由中心管、凸台、换向套、扶正体、摩擦块、弹簧片组成；泄油机构由泄油套、泄油孔、O型圈等组成［1］，如图1所示。

图1　 可关闭旋转式泄油器结构

中心管两端设有油管螺纹与油管柱连接，上部设有对称的2个凸台；换向套为空心圆柱套，下端设有螺纹与扶正体相连接并将摩擦块限制在扶正体槽内，在上部对称地设有直槽和螺旋槽，直槽一端与螺旋槽一端相交，直槽与中心管的轴线平行［2］；摩擦块安装在扶正体槽内，压在弹簧片上［3］，下部设有径向通孔；泄油套上端设有螺纹与扶正体相连接，内孔设有两组密封槽，2组O型圈将置于其间的泄油孔密封，保持油管内外密封［4］。

1.2 工作原理

该工具下井时按设计接在抽油泵上端，中心管上的凸台挂在换向套直槽内［5］。待泄油时，下放管柱，中心管上的凸台沿换向套上的直槽下移，到达轨道底端。正转管柱后，凸台由直槽轨道进入到换向套的螺旋槽轨道，实现换向功能。

上提管柱，在摩擦块与套管产生的摩擦力作用下，扶正体及泄油套保持不动，中心管与泄油套发生相对运动［6］，当中心管上的限位块到达换向套顶端时，中心管与泄油套上的泄油孔重合，泄油孔移出泄油套，实现泄油功能；打开的泄油器如需再次关闭泄油器时，下放管柱，中心管下移，凸台经旋转槽自动回到换向套直槽内，同时泄油孔回到泄油套内两组O型圈之间，恢复油管内外密封。

1.3 技术特点

（1）在检杆作业中，通过下放并正转上提管柱后，实现泄油，地面无需其他辅助操作。

（2）能反复开关。当需要关闭泄油通道时下放油管柱使油管内外恢复密封，通过控制管柱的旋转和提放可实现管柱的反复开关。

（3）可靠性强。可关闭旋转式泄油器下井时不旋转管柱，保证工具密封性，即使出现意外打开情况，只需下放管柱即可关闭泄油器。

（4）该工具不适用于带有油管锚的油井泄油。在油管锚的作用下，管柱不能上下活动，导致该工具不能正常工作而失效。

1.4 主要技术指标

总长度795 mm；最大刚体外径114 mm；最小内通径62 mm；适用套管内径118~124 mm；工作压差≤35 MPa；两端连接螺纹：Ø73 mm UP TBG。

2　室内实验

为了检验可关闭旋转式泄油器的密封性能、换向行程、正旋圈数及重复打开关闭等各项性能和技术指标，对其进行了室内实验。

2.1 实验步骤

（1）长度为5 m、Ø121.4 mm的套管上端连接FZ18-35型封井器，下端封闭并焊接试压管。

（2）将待试泄油器用油管柱下至2.5 m处且下端接丝堵，关闭封井器，套管下端的试压管分别加压10 MPa、15 MPa、20 MPa以及25 MPa，稳压5 min后，压力不降为合格。

（3）密封性实验完成后，打开封井器，分别下放管柱1 m后，分别旋转2圈及4圈后上提管柱0.5 m、1 m以及1.5 m后，反复操作12次后，关闭防喷器。试压管打压，观察是否有压力存在，检验密封性能。

（4）在待试泄油器下放3个深度并检验泄油效果后，下放1.5 m反转2圈后上提0.5 m、1 m以及1.5 m，关闭防喷器，试压管打压，检验重新关闭后泄油器的耐压性能。

2.2 实验结果

室内进行的12组实验中，对可关闭旋转式泄油器打开前及关闭后试压15~25 MPa，重复操作12次后，密封良好。旋转管柱上提在0.5 m以上可完成泄油；下放管柱深度1.5 m，下放距离在0.5 m以上可实现重新密封，满足了现场使用要求（见表1）。

3　现场应用

2013年2月至2014年10月，共应用261口井。截至2014年10月，已有126口装有可关闭旋转式泄油器的油井起出，其中，有5井次为抽油杆断脱，现场泄油成功率为100%；泄油检杆后直接完井生产3井次，可关闭旋转式泄油器二次关闭成功，管柱试压15 MPa，稳压15 min，合格。现场试验情况见表2。

表1　可关闭旋转式泄油器室内实验结果

表2　可关闭旋转式泄油器现场应用情况

4　结论

（1）可关闭旋转式泄油器不仅能实现普通泄油器功能，还能满足断脱抽油杆作业泄油的施工需要。

（2）工具可实现井下二次关闭功能，对于抽油杆断脱井，实现检杆后完井生产，减少了作业工序，缩短了施工周期，操作简便，工作可靠，性能稳定。

（3）可考虑应用耐腐蚀材料加工，以适应免修期超过30个月的油井生产需要。

参考文献：

［1］ 吕清河，赵杰，何云章，等.旋转式泄油器：中国，2012 20023262［P］. 2012-10-31.

［2］ 沈秀通.采油技术手册［M］.北京：石油工业出版社，2008.

［3］ 韩振华.井下作业技术数据手册［M］.北京：石油工业出版社，2000：205-206.

［4］ 何厚生.油气开采工程师手册［M］.北京：中国石化出版社，2006.

［5］ 李武斌.井下作业工［M］.北京：石油工业出版社，1996.

［6］ 张军，韩兵奇，高栋梁，等.旋转式泄油器的研制［J］.石油矿场机械，2010，39（9）：72-73.

［7］ 左凯，马认琦，陈永锋，等.封隔器套铣打捞工具反循环打捞碎屑性能分析［J］.石油机械，2013，41（10）：75-78.

［8］ 孙为民，邱杰，龚家勇，等.KTGX-100提挂式泄油器的研制与应用［J］.石油机械，2007，35（9）：87-88.

［9］ 谢毅峰，卫光明，王东林，等.可重复坐封液压锚定器和反复开关泄油器的研制与应用［J］ .重庆科技学院学报，2009，11（6）：98-100.

［10］ 康小军，刘德铸，林平，等.油井深抽工艺［J］.石油钻采工艺，2003，25（S0）：44-46.

［11］ 张亚明，高岩，张裔，等.油管锚式泄油器的研制与应用［J］.油气井测试，2010，19（3）：71-72.

（修改稿收到日期 2015-07-10）

〔编辑 景 暖〕

Development and application of the closable rotary bleeder

LI Jianxiong , SUN Fei, LI Chuanle, ZHAO Xinxin, LI Chuang, WU Haibin
（No. 3 Oil Production Plant of Zhongyuan Oilfield Company, SINOPEC, Shenxian 252435, China）

Abstract:For conventional oil drain device, oil drain can be realized only by dropping a bar to cut off the drain pin. But in oil wells where the sucker rod is broken, oil drain cannot be realized because the bar cannot be dropped, and secondary shut-in cannot be achieved after oil drain. In view of the drawbacks of conventional oil drain devices and by making reference to the working principle of Y221 packer, a closable rotary oil drain device has been developed by conducting theoretical calculation of reversing mechanism. This tool is designed to realize oil drain function by lowering the pipe while rotating and picking up the pipe and then closing the drain hole by lowering the string. It is of novel structure, simple in operation and reliable in leakproofness. Except that it can realize oil drain without tripping out the rod string, it can realize repeated use of switch on the oil drain device, hence avoiding damaging the environment by tripping out the string with liquid. This tool was tested indoor in No. 3 Oil Production Plant in Zhongyuan Oilfield and was field tested in oil wells with pump depth of over 3 000 m. The successful rate was 100%, so it can be further promoted and applied.

Key words:oil drain device; closable; rotary; oil drain by breakoff sucker rod

作者简介：李建雄，1969年生。1991年毕业于江汉石油学院采油工程专业，现从事井下工具的科研管理工作，高级工程师。电话：0393-4831672。

doi:10.13639/j.odpt.2015.05.033

文献标识码：B

文章编号：1000 – 7393（2015）05 – 0128 – 03

中图分类号：TE931