王發(fā)元，高棟梁，韓兵奇，常發(fā)旺，韓正偉

(中國石油大學(華東) 機電裝備教學實習總廠，山東 東營 257061)

油田生產(chǎn)中的電泵分層采油或電泵井防砂工藝中，由防頂卡瓦和Y211、Y221 等封隔器組成的封層丟手管柱及由防砂管組成的防砂丟手管柱，在起下油管作業(yè)時，難免會有電纜卡子和電纜護皮落井，沉積在防頂卡瓦內(nèi)錐體上，在打撈防頂封層或防砂管柱時，打撈十分困難。鑒于此，對防頂打撈技術(shù)進行了分析研究，力圖簡化作業(yè)過程，提高作業(yè)效率。

1 問題分析

1.1 作業(yè)工藝

常規(guī)工具打撈的一般作法是首選用對扣撈矛打撈，撈不上時再用公錐造扣打撈。

電泵井封隔器釋放解卡過程中，用對扣撈矛撈獲防頂內(nèi)錐體時，不能限位鎖緊，在活動解卡時，內(nèi)錐體可能再次下移張開卡瓦牙，不利于封隔器的解卡。

公錐造扣打撈有兩種方法:一是長尖公錐，造扣打撈防頂內(nèi)錐體，如果防頂上方有電纜卡子或電纜護皮沉積，造扣打撈將十分困難;二是長尖公錐打撈不成功時，則采用禿頭短公錐，造扣打撈防頂上部內(nèi)腔。公錐造扣打撈是打撈電泵防頂?shù)挠行侄?，但是由于公錐造扣打撈時費時、費力、易損傷油管、工人勞動強度大，不到萬不得已不采用此方法打撈，且公錐造扣在多次活動解卡時，會經(jīng)常脫鉆。

1.2 工具結(jié)構(gòu)

1)對扣撈爪與脹管均為圓形結(jié)構(gòu)，對扣時為360°圓周與防頂內(nèi)錐體螺紋咬合，如果內(nèi)錐體上部有落物沉積，將很難成功撈獲;

2)對扣撈矛只有一級對扣，在對丟手管住進行解卡時難以保證工具與內(nèi)錐體不再次脫扣，造成防頂卡瓦再次坐封;

3)公錐在打撈時，如需倒扣作業(yè)，可能會造成多段管柱的松扣，出現(xiàn)落魚絲扣倒散現(xiàn)象，形成多魚頂，增加打撈次數(shù)，加大工人勞動強度。

2 防頂打撈工具

2.1 打撈作業(yè)要求

1)工具撈到落魚后解卡不脫扣;

2)打撈工具強度高，不斷脫;

3)打撈作業(yè)必須操作簡便，不損傷油套管;

4)打撈作業(yè)不受小落物的影響;

5)盡量減少環(huán)境污染，節(jié)能減排。

2.2 打撈工具設計

2.2.1 選材

由打撈作業(yè)要求可知，打撈作業(yè)工具體宜選用中碳鋼，既有一定的硬度，能保證打撈牙在打撈過程中不變形，不松脫;又有一定的韌性和較高的強度，保證打撈作業(yè)順利進行。撈矛牙可采用低碳鋼或低碳合金鋼滲碳處理，提高表面硬度，保留內(nèi)部韌性，提高撈矛牙的綜合性能。

在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下，45 鋼和40Cr 與GCr15 對磨時的摩擦因數(shù)基本相同，但45 鋼的磨損量要小于40Cr，而強度相當，因此，在工件形狀不太復雜的情況下采用45 鋼。在淬火加低溫回火處理狀態(tài)下，45 鋼的摩擦因數(shù)和磨損量均高于40Cr，在強調(diào)工件耐磨性時，宜選用40Cr;在高頻淬火加低溫回火處理和在離子氮化處理狀態(tài)下，45 鋼的摩擦因數(shù)與磨損量均接近40Cr 的摩擦因數(shù)與磨損量，在保證強度的情況下，可考慮采用45 鋼以降低生產(chǎn)成本［1］。

該打撈工具的結(jié)構(gòu)設計中，下級對扣螺紋牙采用40Cr 合金鋼調(diào)質(zhì)處理，既為了保證剛性和強度，也保證了調(diào)質(zhì)工件的形變;上級內(nèi)腔打撈牙采用20Cr 滲碳淬火處理，提高打撈牙的硬度，有利于防頂卡瓦內(nèi)腔的打撈和卡緊，其余部件采用45#鋼調(diào)質(zhì)處理。

2.2 結(jié)構(gòu)

新型防頂打撈工具主要由外套、二級脹管、活塞、內(nèi)腔打撈牙、扁對扣牙等組成，如圖1 所示。該工具采用兩級組合撈矛結(jié)構(gòu)設計，下級為內(nèi)錐體螺紋打撈頭，上級為防頂內(nèi)腔液壓撈矛。下級打撈頭采用扁形結(jié)構(gòu)設計［2］，可以更好的進入內(nèi)錐體內(nèi)部進行對扣;二級脹管有變徑通道，可進行沖洗和投球打壓作業(yè)，打壓后可完成油管內(nèi)的自泄油功能，避免造成地面環(huán)境污染。

2.3 操作原理

利用下級扁對扣牙與防頂卡瓦內(nèi)錐體撞擊對扣，上級內(nèi)腔打撈牙打壓脹開咬緊落魚內(nèi)腔的原理以實現(xiàn)二級分步打撈。

1)下級對扣打撈

下放工具至防頂卡瓦進入打撈腔，打撈頭與防頂卡瓦內(nèi)錐體咬合，管柱內(nèi)加壓上提，內(nèi)錐體上移，卡瓦牙收縮，防頂卡瓦解卡。

2)上級液壓打撈

當防頂卡瓦底部封隔器需要大力活動解卡時，向油管內(nèi)投Ф28 mm 鋼球，與二級脹管內(nèi)部臺階形成密封副，當懸重不小于打撈管柱自重時，由地面打液壓，滑動套被迫下移，推動上級內(nèi)腔打撈牙，剪斷剪釘，內(nèi)腔打撈牙與二級脹管配合卡緊防頂內(nèi)腔，實現(xiàn)上級打撈，同時打開自泄油通道，此時可大力活動解卡，從而撈出全部防頂封層管柱或防砂管柱，完成打撈作業(yè)。

2.4 主要技術(shù)參數(shù)

防頂打撈工具主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 防頂打撈工具主要技術(shù)參數(shù)

3 操作方法

3.1 下級對扣打撈

1)下放工具至防頂卡瓦上部2 ～3 m;

2)水泥車打壓沖洗防頂卡瓦上部泥沙;

3)沖洗同時下放工具，使得工具錐體打撈頭進入防頂卡瓦打撈腔內(nèi);

4)下放管柱加壓上提，觀察懸重表變化，確認是否打撈成功，打撈成功上提;

5)若未打撈上，正轉(zhuǎn)管柱90°，重新下放加壓上提，觀察懸重表，確認打撈成功;

6)停水泥車，上提管柱至井口，完成工具初級對防頂卡瓦打撈。

3.2 上級液壓打撈

1)在遇需要打撈防頂封層管柱或防砂管柱時，下級對扣打撈完成，繼續(xù)下放工具，使得內(nèi)腔打撈牙進入落魚管柱內(nèi);

2)向油管內(nèi)投Ф28 mm 鋼球;

3)觀察懸重表，懸重大于打撈管柱自重時，水泥車打壓;

4)觀察懸重表變化，懸重降低，說明自泄油道打開;

5)上提管柱至井口，實現(xiàn)兩級打撈，打撈出防頂封層管柱或防砂管柱。

4 注意事項

1)工具在使用前，檢查工具各部件是否連接牢固;

2)工具在使用過程中，應邊開泵沖洗，邊緩慢下放工具。至落魚后如無法對接，應旋轉(zhuǎn)工具以便使其頭部調(diào)整在可與落魚連接的適當位置，切勿用工具硬撞落魚。在確定一級打撈無法實現(xiàn)，應拆除一級撈頭或明確工具一級打撈頭部與防頂卡瓦錐體端面碰撞后，方可投球打壓使二級卡瓦牙有效的咬住落魚上接頭內(nèi)壁以確保打撈成功［3，4］;

3)工具在使用后，應拆開檢查各部件是否有損傷;如有應及時維修或更換;在確定各部件完好的情況下，應先用煤油清洗后重新組裝;

4)工具存放時，注意涂油防銹。

5 主要技術(shù)特點

5.1 前級扁對扣牙設計

當打撈遇到工具上有電纜卡子和電纜護皮沉積時，傳統(tǒng)對扣撈矛對螺紋打撈無法與防頂內(nèi)錐體螺紋撞擊對螺紋，無法旋進對螺紋;新型防頂打撈矛，前級內(nèi)錐體撈頭采用扁形結(jié)構(gòu)設計，可以順利的撥開防頂及內(nèi)錐體上的電纜卡子，避開電潛泵機組電纜護皮，在撞擊對螺紋不成功時，可旋轉(zhuǎn)對螺紋，與內(nèi)錐體螺紋部分咬合，撈獲內(nèi)錐體。解決了傳統(tǒng)對扣撈矛打撈時的對螺紋的空轉(zhuǎn)問題，提高了井下作業(yè)的工作效率，降低了現(xiàn)場工人勞動強度。

5.2 后級液壓撈矛結(jié)構(gòu)設計

后級液壓撈矛增大了工具抗拉力，提高了安全使用性能，也是為了大力活動解卡操作的需要。因為在防頂卡瓦連接的底部封隔器解封解卡過程中，經(jīng)常需要大力活動解卡操作，為了此操作不至于扭壞下級扁形撈矛設計而設計了后級液壓再次打撈。同時，后級再次打撈是在前級打撈成功解除防頂錨定后而實施的，前后級兩點卡緊，相對固定，活動解卡時，防頂卡瓦不會再次張開，方便管柱解卡。后級液壓打撈可完全代替公錐造螺紋，替代了公錐造螺紋打撈過程中的不足和缺陷。

6 現(xiàn)場應用

1)2011 年7 月16 日，現(xiàn)12-08 井砂堵嚴重，在用有專用防頂對扣撈矛和公錐無法成功打撈情況下，拆除了內(nèi)錐體打撈頭，實施后級液壓打撈，將井內(nèi)防頂卡瓦及卡封管柱全部順利撈出;

2)2012 年3 月9 日，在勝利油田辛6-31 井，防頂放置幾年，進行過多次檢電泵作業(yè)，打鉛印后得知防頂上有電纜卡子，新型防頂撈矛下井后一次成功撈出防頂及卡封管柱，提出的防頂內(nèi)腔有較長的電纜卡子。

通過以上兩口井的現(xiàn)場使用，新型防頂打撈工具的優(yōu)越性得到了實踐驗證，內(nèi)錐體打撈頭能有效方便地避開電纜卡子和電纜護皮撈獲防頂內(nèi)錐體，并成功解卡。

7 結(jié)論

新型防頂打撈工具采用兩級組合撈矛結(jié)構(gòu)設計，下級為內(nèi)錐體螺紋打撈頭，上級為防頂內(nèi)腔液壓撈矛，既可單級使用，亦可組合操作;能有效避開沉積在內(nèi)錐體上的電纜卡子和電纜護皮，投球打壓后，可實現(xiàn)后級內(nèi)腔打撈，操作簡單、安全可靠，并實現(xiàn)了自泄油，防止提噴管。試驗表明，該工具能順利完成對有落物沉積管柱的打撈，提高了一次作業(yè)成功率，降低了工人勞動強度。

［1］ 傅璞.40Cr 熱處理工藝及其組織與性能［J］.機械工程與自動化，2005，132(5):110-114.

［2］ 孟少農(nóng).機械加工工藝手冊［M］.北京:機械工業(yè)出版社，1991.

［3］ 王新純.井下作業(yè)施工工藝技術(shù)［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2005.

［4］ 萬仁溥，羅英俊.采油技術(shù)手冊［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1993.