趙乃鵬，占 賽，徐智昆，冉 婧，王 磊，劉 輝，劉明建

（西安石油大學(xué)，陜西西安 710065）

1 神木氣田節(jié)流器運(yùn)行現(xiàn)狀

2017年神木氣田生產(chǎn)氣井400余口，其中節(jié)流器生產(chǎn)氣井300余口，無(wú)阻生產(chǎn)氣井100余口，節(jié)流器生產(chǎn)超過(guò)2年氣井共有100余口。數(shù)據(jù)顯示節(jié)流器入井超過(guò)一年后極易存在打撈失敗現(xiàn)象，原因分析為神木氣田新投產(chǎn)井較多，節(jié)流器上部易積液、積砂，時(shí)間超過(guò)一年后節(jié)流器上部積砂過(guò)多，造成打撈失敗[2]。

2017年神木氣田節(jié)流器打撈次數(shù)為158次，平均單井每年打撈次數(shù)為2次，勞動(dòng)強(qiáng)度及工作量較大。因節(jié)流器失效井打撈節(jié)流器所占比例較小，氣嘴更換、定期打撈所占比例較大，其中因氣嘴更換打撈節(jié)流器占全年工作量22%，且隨著氣田的開(kāi)發(fā)氣嘴更換更加頻繁，開(kāi)展新型節(jié)流器研究，降低因更換氣嘴打撈節(jié)流器頻率成為目前研究重點(diǎn)[3]。

2 方案優(yōu)選及開(kāi)展室內(nèi)試驗(yàn)

2.1 節(jié)流器選型

新型節(jié)流器以降低節(jié)流器打撈頻次為目的，達(dá)到延長(zhǎng)節(jié)流器的使用壽命，減少作業(yè)次數(shù)，縮短作業(yè)周期，降低作業(yè)成本，避免作業(yè)事故風(fēng)險(xiǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。根據(jù)神木氣田實(shí)際情況，分析總結(jié)后采用三種方案對(duì)節(jié)流器進(jìn)行改造[4]。

（1）方案A：節(jié)流器主體不動(dòng)，更換氣嘴采用專業(yè)用投送工具投送更換氣嘴。

試驗(yàn)結(jié)果：更換的氣嘴留在節(jié)流器的防砂罩內(nèi)，經(jīng)多次更換后留在防砂罩里的氣嘴較多，對(duì)生產(chǎn)有影響，從機(jī)構(gòu)上沒(méi)法實(shí)現(xiàn)取出更換的氣嘴（見(jiàn)圖1，圖2）。

圖1 單獨(dú)更換氣嘴型節(jié)流器

圖2 更換氣嘴型節(jié)流器氣嘴

（2）方案B：偏心輪氣嘴倉(cāng)式，結(jié)構(gòu)類似于左輪手槍子彈的倉(cāng)輪模式。

試驗(yàn)結(jié)果：（1）密封性能不佳，由于偏心輪倉(cāng)在井下的復(fù)雜環(huán)境下，增加了偏心輪氣嘴倉(cāng)的密封預(yù)緊力，旋轉(zhuǎn)的靈活性和地面比較，容易發(fā)卡，如果減小預(yù)緊力，靈活性增加了，但密封性能減小。（2）機(jī)械結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，部分零件加工難度比較大，需配置專用設(shè)備，不符合設(shè)計(jì)加工井下工具，簡(jiǎn)單、耐用的思路（見(jiàn)圖3）。

圖3 偏心輪內(nèi)嵌氣嘴組合式節(jié)流器

（3）方案C：氣嘴套管內(nèi)大小上下排隊(duì)式，把氣嘴由大到小依次按順序裝在節(jié)流器的上中心桿內(nèi)。

試驗(yàn)結(jié)果：中心桿由兩部分組成，上部是密封段，下部是失效段，中間有旁通段，當(dāng)需要變換氣嘴時(shí)只需要向下撞擊最上邊的氣嘴，最下邊的氣嘴就進(jìn)入到失效段，氣流通過(guò)旁通段進(jìn)入到上一級(jí)氣嘴進(jìn)行節(jié)流，依次類推，進(jìn)行節(jié)流器氣嘴的多次更換（見(jiàn)圖4，圖5）。

通過(guò)對(duì)以上三種方案開(kāi)展室內(nèi)試驗(yàn)，方案A與方案B實(shí)際操作難度大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜不容易實(shí)現(xiàn)，方案C結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，具備實(shí)現(xiàn)條件。結(jié)合神木氣田現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，進(jìn)一步確定氣嘴直徑調(diào)解范圍：0.5 mm～10 mm，氣嘴直徑能夠?qū)崿F(xiàn)雙向可逆解調(diào)（氣嘴由大到小或由小到大，兩種調(diào)節(jié)變化方式）[5]。

圖4 下?lián)舾鼡Q內(nèi)嵌氣嘴式節(jié)流器

圖5 下?lián)舾鼡Q內(nèi)嵌型節(jié)流器內(nèi)嵌氣嘴

2.2 節(jié)流器密封試驗(yàn)

膠筒在空氣中和在油管中的座封狀態(tài)圖（見(jiàn)圖6），膠筒的膨脹部位在中間，膠筒在觀察槽油管中實(shí)現(xiàn)了壓縮膨脹，膨脹后的膠筒完全貼附在油管上，保證了張?bào)w的密封效果，一方面密封程度高，不會(huì)失效，另一方面也不會(huì)受到停產(chǎn)或關(guān)井所帶來(lái)的影響?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，將井下節(jié)流器放入油管后，先打壓座封，然后打開(kāi)上端，將油管立起，從油管下端試壓，當(dāng)壓力升至35 MPa時(shí)，井下節(jié)流器仍然密封良好不滲不漏。

圖6 節(jié)流器地面密封性試驗(yàn)

2.3 節(jié)流器投撈試驗(yàn)

節(jié)流器投撈采用的是鋼絲作業(yè)的形式，其具體過(guò)程分為如下幾步：（1）做好測(cè)量及通井工作，并將相關(guān)設(shè)備工具同鋼絲作業(yè)組配到一起形成工具串，包括節(jié)流器、投送工具、震擊器、加重桿、繩帽等。（2）投送節(jié)流器，使用卡瓦固定節(jié)流器，然后斷開(kāi)連接位置的鋼銷釘，膠筒實(shí)現(xiàn)坐封。（3）做好檢驗(yàn)工作。打壓30 MPa，如果30 min以內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)異常情況則證實(shí)其密封性能可靠。（4）打撈節(jié)流器。使用專用的打撈工具，打撈頭與節(jié)流器勾住之后上提卡瓦，使卡瓦松弛，這時(shí)打撈頭會(huì)擠壓中心桿，使膠筒回縮，進(jìn)而上提鋼絲完成節(jié)流器的打撈工作。將上述工作重復(fù)試驗(yàn)了三次，其成功率為100%，即證實(shí)了井下節(jié)流器的合理性，滿足現(xiàn)場(chǎng)施工的需要。

2.4 氣嘴更換試驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展氣嘴更換試驗(yàn)，在進(jìn)行50次的模擬試驗(yàn)中成功率達(dá)到100%。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

3.1 工作原理

該節(jié)流器工作原理，即下井前在節(jié)流器內(nèi)提前裝入三種通徑規(guī)格的噴嘴（由下及上噴嘴通徑依次增大）。 然后根據(jù)后續(xù)作業(yè)需要，當(dāng)需要增大過(guò)氣通徑時(shí)，從上端通過(guò)鋼絲作業(yè)下?lián)敉瓿蓢娮斓母鼡Q（見(jiàn)圖 7）[6]。

圖7 下?lián)魞?nèi)嵌氣嘴式節(jié)流器結(jié)構(gòu)示意圖

依據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)所得的技術(shù)指標(biāo)和氣井無(wú)阻流量及現(xiàn)在生產(chǎn)情況，計(jì)算氣井最大合理配產(chǎn)氣量，進(jìn)行氣井節(jié)流器氣嘴調(diào)節(jié)試驗(yàn)，選取雙AB-1井等三口井作為試驗(yàn)氣井（見(jiàn)表1）。

表1 試驗(yàn)井生產(chǎn)數(shù)據(jù)

3.2 應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

2017年9月8日雙AB-1井投放新型可調(diào)氣嘴式節(jié)流器成功，預(yù)裝氣嘴分別為2.5 mm/3.2 mm/3.8 mm，9月20日將氣嘴調(diào)換至3.2 mm生產(chǎn)，調(diào)產(chǎn)成功，10月10日將氣嘴調(diào)換至3.8 mm生產(chǎn)，調(diào)產(chǎn)成功，生產(chǎn)平穩(wěn)（見(jiàn)表 2）。

表2 雙AB-1井試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

2017年9月8日雙AB-2井投放新型可調(diào)氣嘴式節(jié)流器成功，預(yù)裝氣嘴分別為2.9 mm/4.1 mm/5 mm，9月20日將氣嘴調(diào)換至4.1 mm生產(chǎn)，調(diào)產(chǎn)成功，10月10日將氣嘴調(diào)換至5 mm生產(chǎn)，調(diào)產(chǎn)成功，生產(chǎn)平穩(wěn)（見(jiàn)表 3）。

表3 雙AB-2井試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

新型可調(diào)式節(jié)流器本體內(nèi)在下井前已裝入三個(gè)不同內(nèi)徑的噴嘴，（調(diào)產(chǎn)需要時(shí)可下砸噴嘴）不需要反復(fù)更換節(jié)流器來(lái)調(diào)節(jié)產(chǎn)量增加排水能力，相對(duì)降低了投撈的成本。同時(shí)由于投放時(shí)卡瓦收于本體內(nèi)（直徑為56 mm），不會(huì)因?yàn)樵谕斗胚^(guò)程中遇輕微遇阻后產(chǎn)生誤坐封，投放更為容易。打撈時(shí)，膠筒解封，膠筒有回縮空間，膠筒與油管內(nèi)壁摩擦力??；有效排水，減少節(jié)流器上方積液對(duì)打撈影響，打撈也更為容易。在此技術(shù)上，膠筒材料選用四氟碳?xì)渚酆衔?，耐高壓、耐高溫、耐天然氣與凝析油腐蝕，使用壽命在一年以上[3]。

3.3 效益評(píng)價(jià)

以雙AB-2井為例：因調(diào)產(chǎn)需要更換氣嘴3次，浪費(fèi)大量人力。神木氣田2017年調(diào)產(chǎn)井占節(jié)流器總井?dāng)?shù)的29%，為34口，以每口井更換氣嘴2次計(jì)算，可節(jié)約成本。隨著氣田開(kāi)發(fā)的進(jìn)行，調(diào)產(chǎn)井日益增多，更換節(jié)流器氣嘴的成本日益增加，可調(diào)式節(jié)流器有效的延長(zhǎng)節(jié)流器的使用壽命，減少作業(yè)次數(shù)，縮短作業(yè)周期，降低作業(yè)成本，避免作業(yè)事故風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)到降本增效的目的。

4 結(jié)論

（1）下?lián)魞?nèi)嵌氣嘴式節(jié)流器通過(guò)降低節(jié)流器打撈頻次，有效降低勞動(dòng)強(qiáng)度及作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

（2）下?lián)魞?nèi)嵌氣嘴式節(jié)流器通過(guò)新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，易于投放打撈，且延長(zhǎng)了本體的使用壽命。

（3）新型節(jié)流器的成功投用，有效的降低了神木氣田氣井生產(chǎn)過(guò)程中的作業(yè)成本。