可重复锚定及泄油固定器的研究应用

周玉晴，费玉亭，潘国辉

（中国石化江苏油田分公司采油一厂，江苏真武225265）

可重复锚定及泄油固定器的研究应用

周玉晴，费玉亭，潘国辉

（中国石化江苏油田分公司采油一厂，江苏真武225265）

在有杆采油系统中，常使用油管锚将油管下端固定，有效消除油管变形，控制油管伸缩，减少冲程损失。但在作业冲程中往往需要重复座封卸油，而目前使用的油管锚都存在不能多次重复座封的问题。针对存在的情况，研究应用新型锚定泄油器，实现下泵油管锚定、泄油、分段试压功能，解决液力锚和固定器无法重复座封和无法泄油的问题。

可重复；锚定；泄油；固定器；应用

在有杆抽油泵系统中，为改善抽油泵的工作状况，常使用油管锚将油管下端固定，有效消除油管变形，控制油管伸缩，减少冲程损失。目前，国内油管锚基本分为2大类：机械式油管锚（可分为张力式、压缩式和旋转式3种）和液力式油管锚。江苏油田采油一厂井下管柱大多数采用KYLM-116液力锚，这种液力锚虽然在一定程度上可以达到泄油的目的，但是也有一定的局限性，就是在作业过程中如果试压不合格的时候无法试压分段试压，也不能实现液力锚的重复座封，必须重新将管柱起出，这大大影响了作业周期及作业成本，为了解决普通液力锚和固定器无法实现重复座封分段试压的问题，研究应用新型锚定泄油器，实现下泵油管锚定、泄油、分段试压功能，解决液力锚和固定器无法重复座封和无法泄油的问题[1-3]。

1 新型液力锚的研制

1.1 总体设计方案的确定

通过研究分析目前本油田使用的锚定泄油器的优缺点，设计一种新型锚定泄油器，该工具要集锚定和泄油功能一体，锚定简单可靠同时还可以重复座封，可实现下钻过程中对管柱的多次试压。

1.2 锚定方式设计

锚定卡瓦可设计为单向卡瓦，卡瓦锚定方式采用液压锚定，无锁紧机构，可重复锚定，不采用压缩管柱锚定，减少对管柱的弯曲，减少油管杆偏磨。

1.3 解封方式设计

为克服常规一些带卡瓦封隔器、固定器、泄油器等留井时间长后，卡瓦无法回收，造成起管柱困难的问题。解封时卡瓦回收设计强制回收方式，可设计为弹簧结构形式，依靠弹簧弹力强制回收，可重复解封，弹簧做好防腐处理，防止弹簧腐蚀失效。

1.4 泄油方式设计

目前泄油器泄油方式是上提管柱泄油，座封好后无法动井口或管柱，可设计为管柱锚定后，泄油通道不通过上提管柱泄油，旋转管柱泄油。

2 新型液力锚结构设计

KYLM型液力锚主要由坐锚机构、锚定机构及解锚泄油机构组成，结构（见图1）。坐锚机构主要由座封剪钉、液缸、上下锥体、密封圈等组成；锚定机构主要由卡瓦、卡瓦筒、片簧、锁环等组成；解锚及泄油机构主要由泄油套、锁块、解封剪钉组成。

2.1 工作原理

（1）坐卡液力锚：将液力锚接在深井泵上部2～3根油管上，在井口高压泵入液体，在液体高压作用下，液压经中心管的孔槽作用于座封活塞上，当压力达到6 MPa～8 MPa时，座封销钉被剪断，活塞推动上锥体使卡瓦张开实现锚定，继续加压至15 MPa使液力锚充分坐卡。由于锁环的作用，当泄掉油管内的液压后，卡瓦也始终处于锚定状态（见图2）。

图1 锚定泄油器结构图

图2 锚定泄油器结构图（上图锚定状态，下图旋转后泄油状态）

（2）解卡液力锚：上提管柱，解封销钉被剪断，中心管与下接头连接的锁块失去了泄油套的支撑，在尾管质量和油管中液体压力的作用下，下接头与中心管分开，实现泄油，并带动下锥体向下移动，同时中心管带动上锥体向上移动，卡瓦回收，解除锚定。

2.2 技术特点

2.2.1 锚定可靠KYLM型液力锚采用双锥体推动双卡瓦实现锚定，锚定力大，能承受双向的交变载荷，能承托整个管柱质量，避免了管柱断脱掉入井内的事故。

2.2.2 解锚方便可靠解锚时，中心管与下接头分开，中心管带动上锥体向上移动，下接头在尾管质量和油管中液体压力作用下带动下锥体向下运动，卡瓦失去了上下锥体的支撑，卡瓦在弹簧力的作用下能强制收回，不会存在卡井现象，同时也不会存在不泄油现象。

2.2.3 施工安全可靠，可重复利用液力锚按加压锚定，上提解锚的顺序工作，液力锚在井下无锚定时，提放油管不会产生卡井和泄油现象。该液力锚可回收，适当检查维修，更换易损件即可重复使用。

3 现场应用效果分析及取得的成果

在经过充分的技术准备和室内研究后，2016年开始分别在本厂各个区块先井进行该新型液力锚的应用工作，考虑到实际情况，本次选取的油井一般都是产量相对不高、含水在50%以上，泵挂深度2 000 m以内的油井进行应用。截止12月15日，共计使用该新型液力锚22井次，使用成功率100%，这22口井的平均产量为15.8 t/2.4 t/80.1%，平均泵挂深度为1 784 m，最深下至2 500 m。目前有3口井因躺井而作业，从起出液力锚看，无明显损坏现象，表面完好。同时在曹13-3井进行了重复锚定的试验，瓦2-5井应用该型液力锚进行了分段试压，找出了渗漏油管，避免了一次重复起下管柱，节约了作业成本（见表1）。

表1 部分应用油井统计表

3.1 曹13-3现场重复座封试验

该井2016年7月结合检泵进行上返，生产层位E2s1，井段2 453.1 m～2 454.9 m，厚度1.8 m，下泵深度2 000 m，使用38 mm过桥泵，工作制度3次×4.5米/分，下泵使用HYCMX-115新型可重复锚定液力锚，于2016年8月2日开抽，初期产量18.8 t/2.9 t/84.4%，2016年9月4日不出液，诊断为抽油杆断脱，矿业2队进行了返工，起出发现抽油杆第161根因上错扣而导致断脱，起出液力锚经检查发现没有问题。

2016年9月10日下泵，为了验证该新型液力锚重复座封的可行性和有效性，经过与作业队现场技术员沟通与协调，准备在该井实施重复锚定试验。该井设计下泵深度为2 000 m，在井口组装好工具后下至1 900 m时油管打压5 MPa，使液力锚座封，此时，锯齿卡簧螺纹与中心管上的锯齿螺纹啮合，从而将活动锥锁定，实现对管柱的锚定。用水泥车将套管灌满，此时油套管压力达到平衡，卡瓦收回，解除对管柱的锚定。上提管柱5 m～10 m后，重新将泵下至设计位置2 000 m，油管打压5 MPa，液力锚再次座封。该井于9月12日开抽生产，工作制度调整为3次×6米/分，目前产量19.1 t/ 5.8 t/69.7%，动液面1 500 m，生产稳定。

3.2 瓦2-5井现场应用

该井2016年8月21日结合检泵进行上返作业，设计泵挂深度1 800 m，泵径38 mm使用KYLM-116液力锚，9月5日电缆射孔口刺下泵管柱至1 795.96 m，试压10 min压降5 MPa，反复多次不能稳压，试压不合格。起出泵挂管柱，在对泵试压合格后，改用HYCMX-115可重复锚定液力锚，通过分段锚定及试压，共计找出渗漏油管7根。更换合格抽油杆后下泵至设计深度，9月7日开抽，目前产量2.0 t/1.8 t/10%，生产稳定。

4 几点认识

（1）座封可靠：较小的压差即可实现可靠锚定，液压阻尼消除了水击对锚定的影响，保证工具不会中途误锚定。

（2）重复座封：可重复座封液力锚定泄油器具有普通锚定泄油器所不具备的二次座封功能。

（3）解封容易：该锚定器为单向锚定，上提管柱，卡瓦自动内收，杜绝解封遇卡现象。

（4）在不泄油状态下起出管柱，可检查下井油管、工具及作业质量，查验管柱漏点。

（5）可重复座封液力锚定泄油器其中心孔内衬有特种耐磨材料，与内衬油管配套使用，可实现泵上全管柱内衬，具有优良的耐磨、防腐、防垢性能。

（6）使用方便：锚定时，无须增加任何工序即可完成锚定；起出作业时，只需用油管钳正转油管5圈，即可完成泄油及解锚工作，使用极为方便。

［1］施必华，苏庆欣，周宏斌，等.封隔器座封载荷控制器的研制与应用［J］.石油机械，2005，33（8）：81－82.

［2］湛精华，王国荣，刘清友.井下封隔器工作行为仿真研究［J］.石油矿场机械，2006，35（2）：9－12.

［3］陈聪颖，马翔，等.一体化插管采油技术的研究与应用［J］.复杂油气藏，2015，8（2）：17-19.

国家能源局发布《可再生能源发展“十三五”规划》

1月5日，国家能源局发布《可再生能源发展“十三五”规划》（以下简称《规划》）。《规划》提出到2020年，水电装机达到3.8亿千瓦（其中含抽水蓄能电站4 000万千瓦）、风电装机达到2.1亿千瓦以上、太阳能发电装机达到1.1亿千瓦以上、生物质能发电装机达到1 500万千瓦、地热供暖利用总量达到4 200万吨标准煤的发展目标，是紧紧围绕2020年非化石能源在一次能源消费总量中占15%的比重目标要求，综合考虑了各类非化石能源的资源潜力、重大项目前期工作进度、经济性指标改善等多种因素，经过严格测算之后才确定的。上面这些目标加起来，到2020年商品化可再生能源年利用量将达到5.8亿吨标准煤，再加上核电，基本上可以确保完成2020年15%的非化石能源发展目标，并为2030年实现非化石能源占一次能源消费比重20%的目标奠定扎实的基础。

初步测算，整个“十三五”期间，可再生能源总得投资规模将达到2.5万亿元，届时可再生能源年利用量相当于减少二氧化碳排放量约14亿吨，减少二氧化碳排放量约1 000万吨，减少氮氧化物排放约430万吨，减少烟尘排放约580万吨，年节约用水约38亿立方米，带动就业人口将超过1 300万人，经济、环境和社会效益都非常突出。

（摘自中国化工信息2017年第2期）

TE931.2

A

1673-5285（2017）02-0125-03

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.02.029

2017－01-12

周玉晴，助理工程师，从事采油工程生产数据统计研究工作，邮箱：1308602671@qq.com。