油田井下作业工具的质量检验

2022-07-25蔺广丽白强

当代化工研究 2022年13期

＊蔺广丽白强

（延长油田股份有限公司吴起采油厂陕西 717600）

社会快速发展过程当中，对于石油能源的需求量日益增加，促使能源的开发力度也不断加大。无论是石油能源的开采，还是天然气能源的开采都属于油井作业重点环节，作业质量关系油井生产安全和效益。井下作业阶段，利用的工具数量多、种类丰富，因为工具的使用是维持油田整体生产力进行的基础支撑。所以，落实作业机具质检技术的运用，才能确保机具质量能够达到要求，将影响油田作业质量问题解决。在作业工具质检环节，需要严格按照行业规范和工具性能参与检验，把握关键设备的检验质量，为油井作业的顺利实施奠定基础。

1.油田井下作业选择的工具

对于油田的井下作业，工具选择十分重要，应根据设备生产需求，选择和设备配套工具，保证工具选择合乎实际情况，才能确保井下作业顺利实施，作业工具结构需要稳定，才能提高采油安全性。注意地面工具质量问题，如偏心配水器的密封问题，还应该对偏孔密封性、堵塞器密封性进行全面检测，保证检测试验能够反复进行，对于试验数值准确计算，提高井下工具稳定性。以上为井下工具的选择要求，通过工具检测，了解其安全性能和工作效率，从而对作业工具使用寿命全面计算，科学评估，控制运行成本这前提下，选择状态好、经济性良好的工具，保证井下作业能够稳定运行。

2.油田井下作业工具质检内容

(1)外观检测

油田生产过程，井下作业工具检测重点需要做好外观、性能等方面检测。从外观检测角度分析，就是利用肉眼观测方式对于工具是否存在质量缺陷进行检验。观察工具外表是否有防腐层脱落问题，防腐层是否有气泡，连接件是否存在损伤、老化或者损坏各种情形。利用手部动作对于井下工具采取模拟检验，判断工具运行灵活与否。检测过程中，还可以使用卡尺对于工具特定位置尺寸进行检验，严格按照工具设计图当中记录数据，结合实际的测量结果，对于工具使用过程磨损程度进行判断，准确记录检测数据，保证工具各部分尺寸能够达到设计要求。同时，还可利用千分尺，包括外径型、内径型两种，相互配合完成检测任务，科学检测，才能获得精准的检测结果。

(2)性能检测

对于工具进行性能检测，主要是通过操作使用，对于其性能加以测试，还可对井下工况进行模拟，根据实际运行场景来检测。工具的装配严格按照作业实况完成，使用试压泵对于整体环境进行打压，保证10min之内，试压泵的压力在20～25MPa之间，重复进行3次打压。在测试过程，若工具渗透，即可判断存在质量缺陷，需立即更换，维修处理。针对井下橡胶件，以油浸试验方式质检，对井下温度环境进行模拟，浸泡检测试件，时间72h，借助正向、反向等打压方式，控制压力20MPa。同时，测试过程，若橡胶件出现起皮或者裂口现象时，代表其有质量问题，不可应用参与生产。

3.油田井下作业质量检验技术应用

(1)抽油泵质检

在井下生产过程，抽油泵属于常用装置，利用该装置能够发挥机械动力，将油井中的石油向地面抽取。抽油泵组成部分包括出油阀、泵筒、进油阀、柱塞等，工作过程通过活塞变化将油泵中的压力改变，实现采油。工作阶段，上冲程活塞运动方向向上，下冲程活塞运动方向向下，通过活塞向上方运动，减小泵体内部压力，使其容量增加，原油也可以抽入泵中，井口有液体排出。当活塞运动方向向下的时候，抽油泵压力增加，原油会从地底抽出地面。如若抽油泵本身质量不合格，就会影响抽油进度，给开采企业带来经济损失，所以，井下开采作业进行之前，需要对抽油泵展开质检。

①检查要点

第一，对于抽油泵的密封性进行检查，重点对于阀座、阀球等位置密封性进行检查，因为以上结构密封性是否良好决定着油泵使用稳定和安全。倘若结构密封不良，井下开采就会出现油泵漏气问题，导致泵内压力受到影响而变化，威胁抽油泵安全使用。抽油泵螺纹受损情况，本身质量都是影响工具质量的重点。油泵零件及密封面作业环节，工具的承压强度、密封性不符合工作要求，就会影响使用者安全。因此，要注意质检技术的应用。

第二，检验泵筒中柱塞性能，考虑抽油泵内柱塞是维持泵桶顺利运转的核心部件，柱塞有缺陷，油泵桶、抽油泵等使用也会存在“卡顿”这类问题，对于石油开采质量造成严重影响，所以还需对柱塞性能进行检验，判断泵筒当中柱塞可否稳定运行，无卡顿即为合格。

第三，对泵总成的密封、承压力展开试验，确保检测过程能够得到抽油泵螺纹、密封性、密封面以及零件的承压强度相关数据，达到标准才可投入使用。

②检查流程

检泵过程可以采取热洗措施，结合油井是否有结蜡问题，来判断洗井操作是否有必要。同时，洗井操作开始时，还需控制洗井液污染地层的问题。新井在下泵操作以前，应选择正确操作完成洗井工作，在此阶段，用水量需为井桶容量2倍，水温55～60℃。压井操作应根据地层静压，合理选择洗井液密度，注意排量450L/min以上，待压井操作完成以后，将井口打开，液体无“外溢”现象代表合格。按照油井地层压力，结合井度等，选择压井液密度，设定附加系数是10%～15%，压井量为容量2.0倍。检泵操作阶段，需反循环展开操作压井，经过热洗后，向其中添加压井液，“停泵”问题不能出现，压井操作前，质检人员需要对井口泵压情况展开全面、细致观察，不可造成井漏或者井喷等问题。

先将原井活塞和抽油杆工具起出，并对杆件是否有变形问题进行检查，弯曲、损伤也是质检要点。如果存在，不得下井，立刻更换。油井如果需要安装开节器和脱节器，开启首根抽油杆之时，需使其缓慢提起，使脱节器可顺利脱开，此时，泄油器也可打开，遇到阻碍的时候，不得盲目硬拔，防止抽油杆变形，发生井下落物这类问题。当抽油杆和活塞相关操作开启后，应选择4根油管，抽油杆10个1组码放整齐，控制抽油杆悬空端长度＜1m，和地面间距在0.5m以上。在封井器、拆井口等安装操作方面，选择FZ18-21型号工具作为研究案例，操作阶段，应该先试压，保持压力21MPa，并且稳压30min，如果压力降低值不足0.7MPa，则代表合格。

原井管柱起出，需要对管柱进行全面检查，明确检泵原因。尝试将油管头提起，当载荷处于常态时提起管柱，若井下管柱存在“被卡”情况，在高载荷情形之下，管柱载荷不能高于游动系统或者井架等结构的安全载荷。油管锚在管柱上安装之时，需保证锚爪、套管分离，井下管柱的上方需设置封隔器时，可先解封，如果管柱有活门，经过上提1次有不严问题发生，应多活动几次，将其关闭。根据《油井修井作业井场布置规范》QCNPC-CQ3308-2007要求，操作阶段稳步操作，起管柱阶段无刮、碰等问题。油管桥搭建，根油数量需超过3根，所有油管需使用5个以上桥架搭设，先将油管置在桥管上方，保证整齐码放，接箍朝向井口，悬空端的长＜1.5m，和地面相距超过0.3m。

图1 完井示意图

探冲砂阶段，根据SY/T5587.5-2004《油水井常规作业规程井下作业井筒准备》执行。油管下方需要采取探冲砂处理，冲砂到人工井底，直到含砂量不足0.2%就可停止，使管柱上提30m，沉砂4h，无砂代表合格。冲砂之前探砂2次，距离砂面2m的时候，就可打开循环泵，控制钻压5～10kN，排量超过400L/min，当充砂到预定深度以后，洗井到井口没有砂的时候，沉砂时间4h，对于砂面进行复探，无砂则代表合格。通井操作注意下放速度在20～30m/min，和油层井上方相距50m位置的时候，对于下放速度进行控制，保持 5～10m/min即可。所有新井在下泵施工以前，一定要采取通井操作。注意通井的外径需要小于套管内径6mm左右，长度在0.5m以上。井管安装结束以后，根据示意图完成生产管柱的组配、管柱示意图如1所示。

油管和抽油杆的质检都可以利用蒸汽进行清洗，保证抽油杆、油井管相关工具的清洁性。质检阶段，若发现杆体弯曲、螺纹损坏、杆体磨损严重、接头磨损严重、抽油杆变形等质量问题，禁止下井。质检过程，无论是抽油杆的丈量，还是油管的丈量，都需进行3次，注意及时记录，控制误差小于0.02%。井下工具的组装应该合理设计，检验工具与合格证明，实物采取三对口检查，全方位复核，确定没有差错之后才能下井。注意下井油管的螺纹需要彻底清洗，之后涂抹密封脂。注意下油管阶段，加压需平稳，尽可能保证“不顶”“不飞”，不会将油管压弯。在井口位置，需要设置防掉和防喷等措施，保证管柱下放顺利。

如果需要利用液压油管钳进行上扣，不可出现偏扣问题，以免上紧矩过大，对于油管螺纹采取保护措施。针对封隔器和油管锚等工具，应该按照操作规程对油管进行锚定，并设置封隔器。井口座位置配件齐备，各部位需要均匀连接螺丝，以免发生渗漏问题。试压阶段，使用清水整体试压，压力控制在6～10MPa之间，稳压30min，压降在0.5MPa以内即为合格。下抽油杆需要根据完井示意图标识匹配抽油杆、活塞等部件。安装之前，对于抽油杆螺纹、接触断面进行检查，并做好清洗工作，根据技术规程完成抽油杆紧矩。活塞需要缓慢下放，使其能够快速到泵筒当中，将脱节器对接好，注意对接以后提抽油杆不可超高，预防脱节器脱开。

(2)封隔器质检

由于封隔器是存在于尺寸管柱、尺寸管柱之间的隔绝层，能够对套管形成保护。因此，封隔器属于石油开采行业重点工具之一，其良性运行可以形成隔油层，对于油田开发整体有重要影响。封隔器使用阶段，其质量可能受到形状、尺寸等方面误差的影响。因此，如果井下作业开始阶段，封隔器的零件出现形状或者质量缺陷，就会导致严重安全问题，造成极大经济损失。封隔器生产需要根据国家规定进行，利用精密仪器辅助生产，确保工具生产质量。

考虑封隔器主要应用在井下的注水、堵水工艺当中，属于井下作业重点工具类型之一，能够将油层分割，令各管柱和井眼间出现隔绝层，在井下作业功能十分重要。对于其进行检验，应该注意装配零件的检测，封隔器当中使用的零部件种类较多，无论是零件尺寸，还是零件形状都可能出现误差情况。要分析误差是否能够达到检测要求，保证封隔器性能达到要求。井下作业，封隔器质量和形状必须达到标准，检测过程按照规范要求，选择电感测微仪，对于其同轴度和圆度指标进行检测，利用计算机完成相关数据的采集，保证测量结果准确，提高检测过程分析效率。通常而言，封隔器的基准轴线，同轴度同轴情况相对理想，所以，对于圆柱同轴度进行测量可选择基准轴线，将其作为公共轴线，并对检测截面加以分解，变为不同截面圆形，对于圆心程度、基准轴间距进行准确测量。因为圆柱同轴度为测量距离二倍，对其同轴度、圆度的检测，可选择小二乘圆法辅助测量，提高测量结果的准确性。测量期间，还可选择电感测微仪，判断结构尺寸的细微变化，获取工件厚度和内外径测量值，以此对于工具的直线度、平行度和椭圆度全面分析，了解其使用过程是否会出现径向跳动的问题。

在现场组装结束以后，要对其展开试压检验，将试压管线连接，根据设计图、组装实况和井下作业需求，完成试压操作。试压阶段，工作人员不可从试压区离开。先将试压设备开启，封隔器座封时，可将其压力设定为15MPa，持续5min，如果没有出现渗漏问题，代表其质量合格。测试结束以后，还需将与之相连的套管拆卸，组装零件，如果原来零部件可恢复至原来状态，无变形问题出现，代表封隔器的性能可达到要求。

除此之外，为了确保油田井下相关作业顺利进行，工具能够正常投用，日常检测工作必不可少，同时，还需采取保养措施，对于不同类型工具采取涂油、检修以及清洁操作，确保工具使用寿命。

(3)打捞工具质检

井下作业还需要重点对打捞工具采取质检措施。只有对工具质量进行科学的质检，才能将设备功能充分发挥，保证作业效率和安全。通常而言，井下开采深度可达数千米，井斜度也相对较高，约在75°～80°，所以，为了确保石油开采质量，需要对钻井进行及时清理。打捞工具通常选择SW-150型号，此类打捞筒能够将落于井下的小型掉落物打捞上来，从而减少油井的维修次数，还能节约作业成本。此类型打捞筒是原有打捞工具发展而来，因为落在油井中的物件形态特征各异，因此可以选择弹性好、韧性强钢丝，将打捞筒改造，并在桶中安钢丝束，从而组成截止装置，使落物能够通过引鞋进入到打捞筒，通过截止处利用材料弹性特点，能打捞成功率不断提升。井下作业利用此类型打捞筒需要将油管与打捞筒上接头连接，打捞筒应该和套管内顶接触，保证筒内截止装置能够将落物回路阻断，预防落物和工作筒之间脱离。由于打捞筒属于环环相扣结构，其中任何零件存在问题，都会对其作业进程产生影响，所以应重点对打捞筒零件全面检查。