745-5节流器故障原因与解决方案

张晓峰

摘要：本文结合油田生产现状，分析745-5 节流器产生故障的原因，通过较小的技术改进，增大745-5节流器的开启压力和耐压性能，扩大了该工具的应用范围，通过运用于实际生产，取得了良好的效果。

关键词：节流器;故障;验井口;验套;解决;改进;现场应用;效益评价

一、问题提出

745-5节流器（以下均简称为节流器），结构由上接头、调节环、隔环压缩弹簧、中心管、单流阀、阀座接头等组成。原用途是用于分层注水，现主要用于油、水井验井口、验套等施工。

在油、水井作业施工中，验井口、验套施工是必不可少的作业内容，节流器是采油、注水井验井口、验套施工作业中使用最广泛的井下工具，也是决定施工作业成败的关键工具。我厂目前共有油水井840多口，每年作业施工需要验井口、验套使用745-5节流器200多套。因作业施工技术要求变化，验井口施工试压大幅提高后，频繁发生多井次节流器中心管的断脱、变形、封隔器坐封不完全等原因造成验井口、验套作业失败，通过查阅《井下工具使用台帐》、《井下工具回收拆卸记录》等日常工作资料发现：6个月共使用节流器98套，发生故障14井次，节流器使用平均故障率高达14.2%，节流器故障率高已严重影响了采油生产，达不到采油工艺要求。

745-5节流器属于可修复多次使用工具，，平均每套下井重复使用的次数在5次以上。由于重复修复使用次数较多，加之该型号节流器原来是应用于分层注水使用，其阀座开启压力仅为0.7-1.2MPa。为了验证是否因为加起来阀座开启压力低导致作业失败，我们先对封隔器试压30MPa、20MPa、10MPa、8MPa、5MPa，然后测量封隔器的胶筒压缩距离分别为60mm、60mm、60mm、60mm、54mm，由此说明，由于井下情况的特殊性，部分封隔器在节流器开启时还没有完全坐封，从而造成封隔器失效，验套（井口）作业返工。说明节流器开启压力低是造成封隔器坐封不完全，导致施工作业失败的主要原因，因此，提高节流器的开启压力是首先要解决的问题。为了用作验套、验井口施工，将开启压力调节到了5-8MPa，但是在作业现场验套、验井口施工时，400型水泥车压力难以准确控制，试压时瞬间压力超过40MPa（节流器理论承压载荷为30MPa），造成节流器频繁损坏。

经拆检已报废8套节流器发现：其中6套中心管变形而报废，另2套因中心管丝扣断脱发生节流器落井事故。通过对断脱的中心管测量，发现中心管断裂部位壁厚不足2mm。分析认为节流器中心管壁薄、承压强度低是造成节流器报废、中心管断脱事故的主要原因;在作业现场施工易发生封隔器未完全坐封节流器就开启，造成验套、验井口作业失效。为达到验套、验井口施工中封隔器完全坐封后节流器再打开的效果，现有节流器开启压力仅5MPa已无法满足现场需要。

二、工作原理

施工时，在节流器上部联接水力压缩式封隔器、下部联接底部球座，水力压缩式封隔器上部联接油管柱。将联接好的管柱下放到预定高度，从油管柱内打压6～8MPa ，封隔器坐封，液流经节流器中心管的水槽作用单流阀，单流阀压缩弹簧而离开阀座接头，阀门打开，节流器阀头开启，水流进入要检验的管柱，继续打压至35MPa，检验井口、套管是否合格。

三、解决方案：

为解决节流器中心管变形、断脱、开启压力较低等问题，通过对节流器中心管进行测量：中心管外径为73mm、内径为63mm，本体壁厚为5mm，丝扣处壁厚仅2mm;其弹簧外径为18mm。经测量并结合现场作业施工要求反复试验，对节流器进行以下改进改进：

1、将中心管外径改为66mm，内径减少到46mm，两端连接丝扣由2寸半平式油管改为2寸加大油管扣，使其本体壁厚达到10 mm，丝扣处壁厚达到7mm，节流器的承压强度由30MPa提高到40MPa以上。加厚中心管内通径为46mm，与封隔器内通径相同，不影响液流通过;节流器中心管尺寸虽进行改进，但加工工艺不变，工作性能得到大幅提高，可以有效避免节流器断脱、中心管变形等问题，并且为下一步的弹簧改进留下了余地。

2、节流器弹簧由直径18mm增加到22mm，弹簧弹力增加可以使节流器开启压力由5MPa提高到8-10MPa，承压强度由30MPa提高到40MPa以上，确保封隔器完全坐封后节流器开始工作。弹簧直径加粗，但最大外径为113mm，与改进前节流器最大外径一致，最小内径虽然比改进前缩小，但改进的中心管的内径有所缩小，因此，不影响工具组装使用。

节流器结构尺寸虽进行改进，但加工工艺不变，该项改进由生产廠家按要求加工，因此不需要额外增加成本。

四、现场中的应用

1、经济效益

1）节流器中心管及弹簧的改进，可要求生产厂家按要求加工，因此不需要额外增加成本。

2）每年可以减少断脱事故6-8井次，减少验套、验井口作业封隔器失效8井次，按一次打捞作业费用2.1万元平均5-6次打捞成功，每次验套、验井口费用0.7万元计算，可减少作业成本67.5万元;

3）可以减少打捞作业时间每井次5-8天左右，按每口井平均产油1.5吨计算，可累计减少45吨油的损失，按每吨油0.4815万元计算，每年可实现增效21.67万元。

4）中心管加厚可避免作业现场使用时高压造成中心管变形报废问题，使节流器重复修复使用次数提高到每套8-10次，按照每套节流器1138元计算，每年可以多修72套，节约成本8.19万元。

每年共计可以节约97.36万元。

2、社会效益及应用情况

改进后的节流器在工作过程中，可以有效避免节流器断脱、中心管变形、封隔器验套、验井口失效等问题，可提高作业时效、减少油水井站产时间，具有较好的社会效益。截止目前，改进后的745-5节流器全面应用于我厂的验井口验套施工作业中已下井使用400多井次，使用效果良好。