王艾華，強(qiáng)建偉，賈連山

(1.勝利油田濱南采油廠 華濱福利機(jī)電有限公司，山東 濱州 256659 2.勝利油田 孤島采油廠，山東 東營(yíng) 257231)

正常情況下油井每個(gè)月都要測(cè)試一次示功圖，通過示功圖及時(shí)了解抽油機(jī)負(fù)荷變化情況及井下泵的工作狀況,為油井的合理開采提供可靠依據(jù)，并判斷油層供液能力的好壞程度，選擇適當(dāng)?shù)某橛蛥?shù)來延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，有效降低油井的噸液耗電，降本增效，提高經(jīng)濟(jì)效益。還可根據(jù)示功圖反映的具體情況進(jìn)行諸如碰泵、對(duì)扣、洗井等相應(yīng)群扶措施，減少趟井率和作業(yè)費(fèi)用，縮短作業(yè)占用時(shí)間，增加原油產(chǎn)量。

1 背景介紹

2016年2月后投產(chǎn)的新井采用了光桿電加熱工藝，光桿直徑由原來的φ28 mm增加到φ36mm(圖1)，井口鐵的內(nèi)孔為φ35 mm，外徑為φ44 mm，井口鐵安裝不到光桿上。如果把井口鐵的內(nèi)、外徑按比例增大，就會(huì)超過測(cè)試儀器的最大開口尺寸46 mm，造成現(xiàn)有測(cè)試儀器無法進(jìn)行正常測(cè)試。如果沒有示功圖就影響第一手趟井資料，只能出“檢泵、解剖”作業(yè)方案。根據(jù)起原井的情況，進(jìn)行分析、判斷，制定下一步的具體方案。還需要給作業(yè)隊(duì)再發(fā)變更方案，給出正確的作業(yè)指令，從而延長(zhǎng)油井的作業(yè)占用時(shí)間，影響原油產(chǎn)量、能源消耗和設(shè)備壽命。

2 方案的確定

2.1 尺寸的確定

首先參考現(xiàn)有井口鐵的結(jié)構(gòu)、尺寸，再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行尺寸的確定。

由于光桿的直徑是φ36mm，那么立柱的內(nèi)孔應(yīng)該不小于φ37 mm，考慮到加工精度、熱脹冷縮和立柱的切削量，選定內(nèi)孔直徑為φ38 mm；由于測(cè)試儀器的最大開口尺寸是46 mm，那么立柱與測(cè)試儀器接觸的尺寸小于46 mm，應(yīng)考慮到測(cè)試過程中方便安裝、拆卸，確定與測(cè)試儀器卡口配合的尺寸為45 mm。由于井口鐵只承受壓應(yīng)力就不用對(duì)新設(shè)計(jì)的井口鐵進(jìn)行扭曲、抗拉方面的校核。

圖2是原設(shè)計(jì)和新設(shè)計(jì)的井口鐵立柱的橫截面積對(duì)比圖，下面是對(duì)原設(shè)計(jì)和新設(shè)計(jì)立柱橫截面積的計(jì)算。

A原設(shè)計(jì)=π(432-352)÷4=490 mm2

(1)

A新設(shè)計(jì)1=π(452-382)÷4=456 mm2

(2)

A新設(shè)計(jì)2=扇形面積+三角形面積-πr22=π×262+2×262sin32.21°cos32.21°-π×192=839 mm2》A原設(shè)計(jì)

(3)

為了節(jié)約成本，在使用相同材料和加工工藝的前提下，新設(shè)計(jì)1的抗壓縮變形強(qiáng)度達(dá)不到要求，舍棄它。新設(shè)計(jì)2的抗壓縮變形能力比原來大，完全能滿足現(xiàn)場(chǎng)要求，故選擇新設(shè)計(jì)2。

根據(jù)板、座的現(xiàn)有尺寸，同時(shí)參考方卡子的緊固螺栓直徑，增大板、座的高度到40 mm、78 mm(原來20 mm、46.5 mm)，用M24(方卡子的固定螺栓是M22)進(jìn)行連接。

把井口鐵的三個(gè)配件從中間縱向切割開來，在井口安裝時(shí)用螺栓連接即可。

2.2 材質(zhì)與加工工藝的確定

針對(duì)井口鐵所受到的壓應(yīng)力，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》后采用A3的鋼板和45圓鋼。

切割過程中為了保證圓孔的外形尺寸，切削量越小越好，為此采用線切割。

為了增加立柱的強(qiáng)度對(duì)其進(jìn)行了調(diào)質(zhì)處理。

2.3 力的校核

由于選擇的材料和原配件一樣，有效承載面積比原來大，采用要求更高的熱處理工藝，所以就省略了力的校核步驟。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

新型井口鐵加工完成后，于2016年5月12日，在注采901站的KXK71P2這口油井上進(jìn)行了試驗(yàn)。把油井停在下死點(diǎn)后，打上方卡子，摘掉負(fù)荷，然后把新型井口鐵安裝到光桿上，用螺栓緊固好后，再把方卡子固定住，帶上負(fù)荷后把另一個(gè)方卡子拆卸下來，打磨光桿；送電；開抽，運(yùn)行15 min后成功進(jìn)行了示功圖測(cè)試。在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)該工具仍然存在一些不足之處，需要進(jìn)一步地完善改進(jìn)。

存在問題：

1)用螺栓連接時(shí)，兩半板、兩半座不能保證在各自同一水平面內(nèi)，使得立柱受力不均，產(chǎn)生變形。

2)抽油桿緩下時(shí)，立柱有可能掉下來。

2.5 新型井口鐵的改進(jìn)

對(duì)存在的問題逐一進(jìn)行了徹底地改進(jìn):

首先，針對(duì)板、座的錯(cuò)位問題進(jìn)行整改，把板、座橫向切開，改成上下兩半，這樣既能保證板、座的平面性，又能保證板、座的強(qiáng)度和對(duì)中性，采用內(nèi)六角螺栓連接，有效減少板、座的厚度。

其次，新型井口鐵安裝到光桿上后，把切成兩半的立柱用點(diǎn)焊的工藝一邊焊一個(gè)點(diǎn)，兩半立柱位置相對(duì)固定，又不影響測(cè)試儀器的安裝，還方便今后的拆卸。

改進(jìn)后，板、座的有效受力面積發(fā)生改變(圖3)，需要重新進(jìn)行計(jì)算。

經(jīng)計(jì)算可知：

A改進(jìn)=727mm2>A原來

所以，改進(jìn)后板、座的有效受力面積安全可靠。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

新型井口鐵改進(jìn)后(圖4)，又在KXK71P5井上進(jìn)行試驗(yàn)，新型井口鐵輕便、靈活、安全、可靠、示功圖測(cè)試順利。

2016年8月在注采901站、注采902站的電加熱光桿油井上推廣應(yīng)用，并對(duì)安裝新型井口鐵的油井使用情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，見表1。

從表1中可以看出安裝使用新型井口鐵后光桿直徑大的新井都能夠進(jìn)行示功圖的測(cè)試，電加熱光桿的油井示功圖測(cè)試率達(dá)到了100%。

2016年9月1日對(duì)光桿電加熱油井進(jìn)行了示功圖測(cè)試，其中KXK623-12油井的示功圖顯示供液不足，再結(jié)合此井的液面深度，及時(shí)調(diào)整了油井的沖次，由原來的每分鐘4次，降低到每分鐘2.5次，減少了能源的浪費(fèi)和設(shè)備的磨損，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。

油井KXK71P4于2016年9月6日開井，可是開抽后無液體，因?yàn)榇司呀?jīng)安裝了新型井口鐵，所以能夠?qū)Υ司M(jìn)行示功圖測(cè)試，測(cè)出的示功圖顯示抽油桿斷脫，隨后發(fā)出相應(yīng)的作業(yè)措施方案，提前1.5 d開井，減少了停井時(shí)間，提高了開井時(shí)率。此井產(chǎn)量是每天18 t，噸油價(jià)3 600元，已創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益9萬余元。

表1 油井示功圖測(cè)試情況統(tǒng)計(jì)表

截止到目前為止，新型井口鐵在孤島油田已經(jīng)推廣應(yīng)用36井次，其加工方便，安裝簡(jiǎn)單，安全可靠，解決了部分油井示功圖不能測(cè)試的問題，為地質(zhì)技術(shù)人員提供油井真實(shí)、可靠的油井資料，為油井的日常管理提供可靠數(shù)據(jù)。一年多來，這些油井根據(jù)測(cè)試的示功圖及時(shí)降低沖次7井次，節(jié)約電能6萬余度；及時(shí)發(fā)現(xiàn)泵漏、抽油桿斷脫2井次，節(jié)約作業(yè)維護(hù)時(shí)間4.5 d，多產(chǎn)原油62 t，創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益22萬余元。