平恩順，徐慶祥，楊庭安，姜有才，馬田力，王 奎，汪 強(qiáng)，李 楠，黃 其

（中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司井下技術(shù)服務(wù)分公司，天津 300283）

井下節(jié)流器在大港油田的應(yīng)用

平恩順，徐慶祥，楊庭安，姜有才，馬田力，王 奎，汪 強(qiáng)，李 楠，黃 其

（中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司井下技術(shù)服務(wù)分公司，天津 300283）

針對(duì)高壓氣井地面節(jié)流易形成水合物堵塞，管線承壓高等問(wèn)題，研制了一種新型井下節(jié)流器。介紹了井下節(jié)流器的結(jié)構(gòu)、工作原理以及主要技術(shù)參數(shù)，明確了現(xiàn)場(chǎng)施工的主要操作步驟并在大港油田進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。應(yīng)用結(jié)果表明，井下節(jié)流器性能穩(wěn)定，可靠性高，節(jié)流降壓效果好，能夠有效提高氣井生產(chǎn)時(shí)間，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

天然氣井；井下節(jié)流器；卡瓦；膠筒；氣嘴；現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

高壓天然氣節(jié)流是一個(gè)降壓降溫過(guò)程。常規(guī)地面節(jié)流工藝，節(jié)流前需在地面設(shè)有加熱保溫裝置對(duì)天然氣加熱來(lái)提高氣流溫度避免形成水合物堵塞[1]。井下節(jié)流工藝通過(guò)在井下安裝節(jié)流氣嘴，天然氣通過(guò)氣嘴時(shí)產(chǎn)生壓降和溫降來(lái)實(shí)現(xiàn)井筒及地面管線的節(jié)流降壓作用[2]，充分利用地溫對(duì)井筒的加熱作用，使節(jié)流后氣流溫度與節(jié)流前氣流溫度基本保持一致[3]，節(jié)流后氣流溫度高于節(jié)流后壓降條件下水合物形成的初始溫度[4]，避免井筒及地面管線形成水合物堵塞[5]，從而實(shí)現(xiàn)降低地面管線壓力，控制氣井產(chǎn)量，取消地面加熱保溫裝置的一種采（油）氣工藝技術(shù)[1，4]。

目前現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用最多的是適用于Φ73 mm油管的井下節(jié)流器[6，7]。谷成義等[8]針對(duì)蘇里格氣田井下節(jié)流器使用過(guò)程中存在壽命短，低效率，打撈困難等問(wèn)題，研制了一種依靠活塞坐封的HY-4型井下節(jié)流器。胡丹等[9]針對(duì)川西氣田井下節(jié)流器在使用過(guò)程中存在打撈困難，成功率低等問(wèn)題，研制了新型活動(dòng)式井下節(jié)流器，對(duì)整體式卡瓦，帶復(fù)位功能的膠筒，彈簧系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。本文研制了一種新型井下節(jié)流器，并在大港油田進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，應(yīng)用效果較好，對(duì)完善井下節(jié)流工藝技術(shù)方案，提高油田天然氣產(chǎn)量具有一定的指導(dǎo)意義。

1 井下節(jié)流器的研制

1.1 井下節(jié)流器的結(jié)構(gòu)

井下節(jié)流器主要由打撈頭，節(jié)流氣嘴，銷(xiāo)釘，卡瓦座，卡瓦，錐體，膠筒和防砂器等組成，結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖1）。

1.2 工作原理

按照施工要求將井下節(jié)流器與氣嘴裝配在一起，通過(guò)鋼絲作業(yè)絞車(chē)以60 m/min速度投放至設(shè)計(jì)位置3 m～5 m以上，然后以100 m/min～120 m/min速度加速下放，到位后突然剎車(chē)[8]，此時(shí)井下節(jié)流器在下行慣性力作用下，錐體沿卡瓦軌跡上行，撐開(kāi)卡瓦并咬合油管內(nèi)壁，實(shí)現(xiàn)卡瓦錨定功能；然后緩慢上提工具串，當(dāng)負(fù)荷達(dá)到350 kg～400 kg時(shí)，拉動(dòng)井下節(jié)流器內(nèi)中心管上行，壓縮膠筒實(shí)現(xiàn)坐封，繼續(xù)上提工具串剪斷銷(xiāo)釘，然后起出投放工具，完成投放施工。

1.3 主要技術(shù)參數(shù)

井下節(jié)流器內(nèi)徑Φ57 mm，總長(zhǎng)890 mm，適用油管外徑Φ73 mm，節(jié)流氣嘴孔徑Φ2.0 mm～Φ8.0 mm，耐壓≥40 MPa，耐溫150℃。

1.4 性能特點(diǎn)

（1）采用常規(guī)試井鋼絲投放，不需要壓井和上提油管，作業(yè)方便、坐封可靠。

（2）利用陶瓷節(jié)流氣嘴，提高耐磨性能和抗腐蝕性能，硬度高，井下工作壽命長(zhǎng)。

（3）可根據(jù)設(shè)計(jì)需要投放任意井段位置實(shí)現(xiàn)坐封，正常生產(chǎn)時(shí)工具不易發(fā)生竄動(dòng)，特別適合需節(jié)流的老井生產(chǎn)。

（4）打撈時(shí)通過(guò)鋼絲上提工具串剪斷銷(xiāo)釘，可使卡瓦和膠筒順利解封。

1.5 現(xiàn)場(chǎng)施工的主要操作步驟

（1）通井后，保證井筒暢通無(wú)阻。連接好工具串：繩帽+加重桿+機(jī)械震擊器+井下節(jié)流器，將工具串放到防噴管內(nèi)，打開(kāi)清蠟閘門(mén)，緩慢下放工具串至井內(nèi)設(shè)計(jì)位置。

（2）下至節(jié)流嘴設(shè)計(jì)位置以上50 m時(shí)，向下快速?zèng)_擊，到設(shè)計(jì)深度猛剎車(chē)，震松節(jié)流嘴上卡瓦。

（3）緩慢上提工具串，同時(shí)觀察馬丁-戴克指重表，記下此時(shí)指重顯示數(shù)據(jù)（如140 kg），當(dāng)指重表上升時(shí)，說(shuō)明節(jié)流嘴上卡瓦已錨定油管內(nèi)壁上，繼續(xù)上提，使指重升至280 kg～300 kg，剎住絞車(chē)，記住此時(shí)計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)。

（4）松絞車(chē)剎車(chē)，緩慢下放鋼絲，至指重表落零，若指重不落零，重復(fù)上步操作。

（5）剎死絞車(chē)，調(diào)絞車(chē)溢流閥至鋼絲最大拉力一半位置上，旋轉(zhuǎn)調(diào)壓閥，調(diào)高液壓系統(tǒng)壓力，略升油門(mén)，將換向閥推到上起位置，松開(kāi)絞車(chē)，迅速向上振擊，上起至計(jì)數(shù)器X+2 m時(shí)，急速將換向閥推到空檔位置，同時(shí)絞車(chē)制動(dòng)。

（6）回調(diào)絞車(chē)液壓系統(tǒng)壓力，松絞車(chē)，緩慢上提工具串，觀察指重，指重顯示在140 kg左右，說(shuō)明投放工具與節(jié)流嘴間的銷(xiāo)釘已剪斷，投放成功；若指重升至280 kg，則重復(fù)（4）～（6）操作。

（7）證實(shí)銷(xiāo)釘剪斷后起出剩余工具串，關(guān)閉清蠟閘門(mén)，施工完畢。

圖1 井下節(jié)流器的結(jié)構(gòu)

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2017年4～5月，井下節(jié)流器在大港油田2口井上進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，具體情況如下：

（1）2017年4月20日投放適用油管Φ73 mm的井下節(jié)流器于中8-75井，入井1 800 m，節(jié)流氣嘴直徑2.4 mm，氣嘴入口端面溫度60℃，氣嘴出口端面壓力1 MPa，施工一次性成功。4月26日開(kāi)井生產(chǎn)，井下節(jié)流器性能穩(wěn)定，一次節(jié)流壓力3.4 MPa，日產(chǎn)氣1.0×104m3，生產(chǎn)參數(shù)穩(wěn)定,符合設(shè)計(jì)要求。

（2）2017年5月26日投放適用油管Φ73 mm的井下節(jié)流器于中10-76井，入井1 800 m，節(jié)流氣嘴直徑2.6 mm，氣嘴入口端面溫度60℃，氣嘴出口端面壓力1 MPa，施工一次性成功。6月26日開(kāi)井生產(chǎn)，井下節(jié)流器仍然有效，一次節(jié)流壓力3.4 MPa，日產(chǎn)氣1.0×104m3，生產(chǎn)參數(shù)穩(wěn)定,符合設(shè)計(jì)要求。

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

（1）簡(jiǎn)化地面流程。新投產(chǎn)氣井，不需井口加熱或注醇防凍工藝，每口井減少工程投資達(dá)50萬(wàn)元。

（2）去掉加熱爐，減少生產(chǎn)耗氣，節(jié)約能源。每臺(tái)爐每天耗氣量為300 m3，按每年點(diǎn)爐300 d計(jì)算，每臺(tái)加熱爐年耗氣量為9×104m3，按每立方米天然氣0.6元計(jì)算，單爐年節(jié)約費(fèi)用5.4萬(wàn)元。每井按兩臺(tái)爐計(jì)算可節(jié)約費(fèi)用10.8萬(wàn)元。

（3）不需注醇。單井每天注醇140 kg，按每年注醇360 d計(jì)算，共減少注醇50.4 t，按每噸1 500元計(jì)算，單井節(jié)約注醇費(fèi)用7.56萬(wàn)元，減少注醇系統(tǒng)維修費(fèi)用2.8萬(wàn)元，單井節(jié)約費(fèi)用10.36萬(wàn)元。

（4）方便管理。不存在巡回檢查等一系列繁雜的日常管理，大大降低了采氣工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)邊遠(yuǎn)、零散井其優(yōu)越性更為明顯，單井每年可減少管理費(fèi)用10萬(wàn)元。

（5）使用井下節(jié)流器進(jìn)行生產(chǎn)，保證氣井不發(fā)生凍堵并保持正常生產(chǎn)，減少解凍、停產(chǎn)費(fèi)用10萬(wàn)元。

4 結(jié)論

（1）井下節(jié)流器降壓充分利用地溫加熱，提高節(jié)流出口溫度，防止水合物堵塞，取代井口加熱或注醇防凍工藝。減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，方便現(xiàn)場(chǎng)管理，保證了安全環(huán)保生產(chǎn)。

（2）利用試井鋼絲投放井下節(jié)流器，作業(yè)簡(jiǎn)單，密封可靠；打撈時(shí)上提鋼絲剪斷銷(xiāo)釘，可使卡瓦和膠筒解封。

（3）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明，井下節(jié)流器施工時(shí)間短，速度快，性能穩(wěn)定，可靠性高，節(jié)流降壓效果好，能夠有效提高氣井生產(chǎn)時(shí)間，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］喻成剛，張華禮，鄧友超.新型井下節(jié)流器研制及應(yīng)用［J］.鉆采工藝，2008，31（4）：91-93.

［2］宋中華，張勁，沈建新，等.塔里木油田深井開(kāi)采水合物防治技術(shù)研究［J］.科學(xué)技術(shù)與工程，2013，13（34）：10300-10303.

［3］衛(wèi)亞明，肖述琴，楊旭東，等.單膠筒防下滑井下節(jié)流裝置的研制與應(yīng)用［J］.石油機(jī)械，2013，41（7）：71-73.

［4］蔣發(fā)光，梁政，李蓮明，等.Φ73 mm油管用井下節(jié)流器膠筒有限元分析［J］.石油機(jī)械，2011，（9）：30-33.

［5］張宗林，郝玉鴻.榆林氣田井下節(jié)流技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2009，31（1）：108-112.

［6］段寶玉，張桂迎，蔣宜春，等.一種新型活動(dòng)式井下節(jié)流器［J］.石油機(jī)械，2010，38（9）：36-37.

［7］段寶玉，劉力軍，徐曉峰，等.免鋼絲投撈井下節(jié)流器的研制與應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2011，33（1）：126-128.

［8］谷成義，馮朋鑫，王曉榮，等.HY-4型節(jié)流器在蘇里格氣田的應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2010，32（4）：120-122.

［9］胡丹，侯治民，滕汶江，等.新型活動(dòng)式井下節(jié)流器的研制及應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2014，（3）：123-125.

Application of downhole throttle in Dagang oilfield

PING Enshun，XU Qingxiang，YANG Tingan，JIANG Youcai，MA Tianli，WANG Kui，WANG Qiang，LI Nan，HUANG Qi
（Downhole Technology Service Company，CNPC Bohai Drilling Engineering Company Limited，Tianjin 300283，China）

Aiming at the issue that hydrate clogging and high bearing pressure of the pipeline through the ground throttling for the high pressure gas well,a new type of downhole throttle was developed.The structural,working principle and main technical parameters of the downhole throttle was introduced.The main operation steps of the site construction were cleared,and the technical solution has been applied in Dagang oilfield.The application results show that downhole throttle can effectively improve the production time of gas wells with stable performance,high reliability,throttling depressurization better effect and good economic benefits.

natural gas well；downhole throttle；slip；rubber；gas nipple；field application

TE931.2

A

1673-5285（2017）08-0012-03

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.08.003

2017－07-10

中國(guó)石油渤海鉆探分公司項(xiàng)目“可降解材料在封隔器元件中的應(yīng)用研究”，項(xiàng)目編號(hào)：2016JXJF-07；“電動(dòng)液壓橋塞坐封工具的研制”，項(xiàng)目編號(hào)：2017JXJF-06聯(lián)合資助。

平恩順（1986-），工程師，2015年博士畢業(yè)于河北工業(yè)大學(xué)機(jī)械制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，工學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)主要從事油氣田儲(chǔ)層增產(chǎn)措施改造方面的研究工作，郵箱：pingenshun@163.com。