劉言理(大港油田公司石油工程研究院，天津 300280)

防卡防垢水力錨定裝置設(shè)計(jì)研究

劉言理(大港油田公司石油工程研究院，天津 300280)

水力錨是油氣田開發(fā)中注水領(lǐng)域常用的在注水作業(yè)時(shí)固定管柱的裝置。水力錨在注水作業(yè)工程中錨爪伸出，咬住套管內(nèi)壁，起穩(wěn)定管柱同時(shí)保護(hù)下部注水工具的作用，結(jié)束注水時(shí)要求錨爪能準(zhǔn)確回位，所以水力錨工作性能的好壞對整個(gè)注水質(zhì)量起著關(guān)鍵作用?，F(xiàn)有的水力錨多為圓柱螺旋彈簧回位，在長時(shí)間注水作業(yè)后，會(huì)出現(xiàn)圓柱螺旋彈簧失效，錨爪不能回位的現(xiàn)象，同時(shí)注水井多為老井，地層出砂嚴(yán)重且伴有死油污垢，這些都極易在錨爪和錨體之間堆積，造成錨爪底部堵卡不能回位，使水力錨失效最終影響注水質(zhì)量。

防卡；防垢；水力錨定；設(shè)計(jì)

針對油田注水作業(yè)中存在的水力錨錨爪在長時(shí)間作業(yè)后不能回位，以及作業(yè)過程中的砂子、污垢和死油等造成錨爪底部堵卡使水力錨失效的問題，提出來一種將蝶形彈簧組合使用增加回位彈力，并在水力錨內(nèi)部設(shè)計(jì)過濾裝置的新思路，確保注水作業(yè)成功率100%。本發(fā)明可以用于水平井、大斜度井和直井。當(dāng)前常用水力錨裝置由錨爪、錨體、壓板、圓柱螺旋彈簧、螺釘?shù)冉M成，工作時(shí)依靠液體壓力推動(dòng)錨爪向外運(yùn)動(dòng)，咬住套管內(nèi)壁。卸掉壓力后靠圓柱螺旋彈簧使錨爪收縮回位。該類水力錨主要存在以下不足：一是該類用的是圓柱螺旋彈簧，水力錨在長時(shí)間注水作業(yè)后，圓柱螺旋彈簧極易失效，最終使錨爪不能回位，造成大修，增加作業(yè)成本。二是該類水力錨沒有過濾裝置，作業(yè)過程中的砂子、污垢和死油等極易附著沉積在錨爪和錨體之間，造成錨爪底部堵卡不能回位，使水力錨失效。因此隨著分注技術(shù)的不斷發(fā)展，急需一種能實(shí)現(xiàn)錨爪準(zhǔn)確回位且具備防卡防垢功能的水力錨裝置。

1 防卡防垢水力錨定裝置特點(diǎn)

本次設(shè)計(jì)的防卡防垢水力錨定裝置，主要有以下特點(diǎn)：

本發(fā)明注水防卡防垢水力錨，將傳統(tǒng)的圓柱螺旋彈簧回位設(shè)計(jì)成蝶形彈簧組合使用，增加回位彈力，增大了彈簧單位體積的變形能，并在水力錨內(nèi)部設(shè)計(jì)了過濾裝置，注水施工作業(yè)過程中的砂子、污垢和死油等不能沉積在錨爪和錨體之間，從而使是水力錨有效工作。在長時(shí)間注水作業(yè)后，水力錨錨爪依然能夠準(zhǔn)確回位，實(shí)現(xiàn)解卡，從而保證注水質(zhì)量。

2 防卡防垢水力錨定裝置結(jié)構(gòu)分析

防卡防垢水力錨定裝置結(jié)構(gòu)主要如圖1所示，主要由：錨體1、中心管2、壓板3、固定螺釘4、蝶形彈簧5、錨爪6、O型密封圈7、過濾網(wǎng)8組成。

錨體1最上端開有內(nèi)螺紋，可以與油管相連接。錨體1內(nèi)腔中上端開有內(nèi)螺紋，可以與中心管2連接。錨體1內(nèi)腔中下端車有臺(tái)階，過濾網(wǎng)8頂在臺(tái)階上，在軸向方向固定。錨體1中部有通孔，內(nèi)部裝配了錨爪6。錨體1下端開有外螺紋，可以與油管連接。中心管2上端開有外螺紋，與錨體1通過螺紋連接固定。中心管2下端頂緊在過濾網(wǎng)8的上端，在軸向方向固定。中心管2的外徑與錨體1的內(nèi)徑為間隙配合，可供流體流過。壓板3外側(cè)開有沉孔，固定螺釘4將壓板壓緊在錨體1上。壓板3內(nèi)側(cè)開有沉槽，沉槽內(nèi)裝有一部分蝶形彈簧5。固定螺釘4與錨體1通過螺紋固定在一起，同時(shí)將壓板3壓緊在錨體1上。蝶形彈簧5裝配在錨爪6的槽內(nèi)，壓板3將蝶形彈簧5擋住，防止掉出。錨爪6外表面開有密封槽，內(nèi)放O型密封圈7與錨體1實(shí)現(xiàn)密封。過濾網(wǎng)8與錨體1間隙配合。過濾網(wǎng)8下端頂在錨體1的臺(tái)階上，上端頂在中心管2的下端面，實(shí)現(xiàn)了軸向方向的固定。

圖1 防卡防垢水力錨定裝置

圖2 防卡防垢水力錨定裝置工作圖

3 具體施工過程

在注水作業(yè)過程中，注水防卡防垢水力錨定裝置圖1通過錨體1上端的內(nèi)螺紋與油管連接下入井中。施工作業(yè)時(shí)，從油管注入液體，液體從油管流到過濾網(wǎng)8中，然后進(jìn)入中心管2與錨體1的間隙中，液體產(chǎn)生的壓力最終作用在錨爪6的內(nèi)承壓面上，錨爪6上的密封圈7阻擋了流體向錨體1外部流動(dòng)，當(dāng)油管內(nèi)流體壓力達(dá)到一定值時(shí)，錨爪6的內(nèi)承壓面向外移動(dòng)，蝶形彈簧5壓縮蓄積彈性勢能，錨爪6抓住套管內(nèi)壁，穩(wěn)定注水管柱，能防止整個(gè)管柱產(chǎn)生蠕動(dòng)。注水作業(yè)結(jié)束后，釋放油管內(nèi)壓力，錨爪6在蝶形彈簧5的彈力作用下向內(nèi)移動(dòng)，收入錨體1中，與套管分離，實(shí)現(xiàn)解卡。

4 現(xiàn)場應(yīng)用情況

防卡防垢水力錨定裝置在現(xiàn)場大量應(yīng)用，效果良好。

[1]萬仁溥.現(xiàn)代完井工程[M].北京：石油工業(yè)出版社,1996-06.

[2]張琪,孫大同,樊靈,等.采油工程原理與設(shè)計(jì)[M].山東東營：石油大學(xué)出版社,2000.