针对海上罐装泵系统套铣鞋结构设计与应用

李勇　王晨民　郝建刚

摘 要：罐装泵系统是一种可延长无钻修机生产平台有效生产周期，降低检泵频次的特殊电潜泵组装结构。在渤海曹妃甸油田广泛应用，但由于油井出砂等原因造成管柱卡钻，该罐装系统电潜泵结构复杂，导流罩与套管之间间隙小增加打捞难度。本文根据近期渤海油田打捞套铣应用，总结和设計出针对该系统的特殊套铣鞋结构。从现场应用效果分析，该设计磨鞋能够高效的处理这类井的卡钻问题。

关键词：罐装泵系统;套铣鞋;结构设计;套铣技术

罐装电潜泵系统（以下文中简称CAN系统）是在渤海边界油田常用的一种生产电泵装置，适应于高温、高含气，大斜度井等特殊井况。由于电潜泵机组与套管隔离且完全密封，井液与套管隔离的结构特点，使该系统有提高检泵成功率，有效避免地层污染，延长电潜泵使用寿命的优点，在渤海曹妃甸和渤中3-4油矿大规模应用。

随着生产时间的延长，该类井出砂等原因造成罐装泵系统卡，因其特殊的结构：导流罩与套管间隙小，CAN系统的悬挂器与中心管偏心，内部电潜泵结构复杂造成打捞难度大。

本在总结最近几年作业基础上对套铣鞋结构进行了改进，形成了针对CAN系统套铣打捞的工艺技术。

1 罐装系统的结构及分类

CAN系统悬挂器是用以密封整个罐装系统并承受整个下部罐装系统的重量，悬挂器与导流罩间的“O”圈用以密封罐装系统内部。此外，悬挂器还提供三个通道：一是电潜泵输送油路通道，二是电缆传输通道，三是管线连接通道。（图1）

2 套磨铣难点与分析

X井为渤海油田1口9-5/8”套管罐装电潜泵系统生产井，2017年检泵作业上提遇卡，在10-130T间活动无法解卡后，在罐装系统以上3-1/2”油管本体4m进行化学切割。

2018年6月进行大修作业。套铣管柱组合：套铣鞋+短套铣管+套铣上接头+8-1/8”外捞杯2个+变扣（411×310）+3-1/2”短钻杆+变扣（311×410）+8-1/8”外磁捞杯+变扣（411×310）+安全接头+3-1/2”短钻杆+3-1/2”钻杆2根+7”震击器立柱+4-3/4”螺旋钻铤6根+3-1/2”钻杆。

每次出井后的铣齿基本已经磨凸。

根据以上作业情况分析套磨铣难点有以下几点：

2.1 油管与CAN系统悬挂器处于偏心位置

使用套铣鞋旋转磨铣悬挂器时，由于油管与其在偏心位置，油管憋套铣鞋内壁，造成磨铣无进尺，憋扭，使油管与悬挂器连接丝扣磨平。

2.2 与套管之间的间隙小

如上表所示，不同罐装系统与套管之间的间隙为0.135”～1.02”。

2.3 罐装系统悬挂器的材质

罐装系统悬挂器的材质为40CrMnMo，淬火后表面硬度为：51～56HRC;而国内套铣鞋铺焊的硬质合金硬度普遍为：55～65HRC;进口硬质合金硬度为：91～95，而一般L80油管硬度≈23HRC，对比之后说明罐装系统材质比较硬，国内普通的套铣鞋磨铣效率低。

3 工具改进

套铣鞋内外径优化：

原井套铣鞋采用套铣筒本体下端堆焊硬质合金加工而成，外径215mm，内径为183mm。实际操作中，磨铣后的铁屑不易返出，造成憋钻、憋泵和二次磨铣现象。

根据大量室内模拟试验和现场作业研究结果表明，井眼与套管最小间隙为12.7～25.4mm（1/2～1in），套铣管与落鱼间隙最小为3.2mm（1/8in）。确定9-5/8”套管内罐装系统套铣鞋外径206mm（8.11in）。

合适的内径确保一次性将悬挂器盖帽套铣干净，对套铣鞋结构进行优化（图2）。

①套铣鞋底面为长城尺，均匀分布四个流水槽口，水槽侧面镶嵌柱状硬质合金，用来套铣CAN系统压帽，循环井液从水槽冷却铣齿，使套铣后的碎屑返出井筒;

②内壁环状胎体底面和内壁采用硬质碎合金支撑，方块合金镶嵌切削面，3*120°流水槽均匀布齿规律，可以兼顾道具整体性，增强稳定性和抗冲击能力，用来磨铣CAN系统压帽剩余的穿越器和剩余压帽与导流罩的连接处;

4 实例应用

2019年2月X井进行套铣CAN系统作业，管柱组合：8-1/8”专用铣鞋+8-1/8”套铣管1根+顶部接头+变扣（411x310）+变扣（311×410）+8-1/8”外磁捞杯+变扣（411×310）+5-1/2”打捞杯×2+3-1/2”短钻杆1根+变扣（311×410）+6-1/2”震击器及挠性接头+变扣（411×310）+4-3/4”钻铤1根+4-3/4”钻铤1柱+3-1/2”钻杆

钻压1～4t，扭矩3.3～6.5kN*m@55RPM，排量28m3/h，泵压0MPa，观察返出干净。12h，累计进尺2m。

下入打捞筒成功解卡，捞出电泵管柱。

5 结论

本文主要从罐装系统的结构和应用范围出发，研究如何高效打捞遇卡后罐装泵技术，通过结构优化和布齿方式来提高处理效率。

①套铣鞋选用超硬复合材料和合理的布齿结构对淬硬的合金材料十分有效，可以增加铣齿强度，提高工具使用寿命;

②设计的套铣鞋结构能够快速有效的处理遇卡后的罐装泵系统。

参考文献：

[1]刘志鹏，曾恒，等.一种高效铣鞋的研制[J].石油钻采工艺.2012，34（2）.96-98.

[2]张铁茂.金属切削学[M].北京：兵器工业出版社，1991.

作者简介：

李勇（1986- ），2009年毕业于西安石油大学，中级工程师。