摘 要：新改進(jìn)的水平井工具，具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，維修保養(yǎng)容易等特點(diǎn)，在未來水平井作業(yè)中發(fā)展?jié)摿薮螅瑸樵摦a(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化，改進(jìn)目前遇到的技術(shù)難點(diǎn)有著重要意義。

關(guān)鍵詞：水平井工具；外殼；定位卡；公接頭；下轉(zhuǎn)換接頭

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.104

一種新型水平井工具在研制過程中遇到以下技術(shù)難點(diǎn)：（1）外殼連接強(qiáng)度低，提高安全性低；（2）定位卡：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，定位更困難、不準(zhǔn)確；（3）公接頭固定器：無定位鍵槽，定位不可靠；（4）下轉(zhuǎn)換接頭：需改進(jìn)定位鍵方式，使用定位更準(zhǔn)確。（5）公母接頭：無法承受140Mpa、175℃高溫高壓?，F(xiàn)需針對這些技術(shù)難點(diǎn)給出相應(yīng)的改進(jìn)方案并分析此新型水平井工具創(chuàng)新點(diǎn)。

1 外殼改進(jìn)

將原設(shè)計(jì)兩體改為一體，增加連接強(qiáng)度，提高安全性。原設(shè)計(jì)為兩體，主要是加工工藝不能滿足，加工難度大，無法解決。經(jīng)過技術(shù)攻關(guān)，解決了一體加工問題，目前加工工藝已經(jīng)滿足要求。

2 定位卡改進(jìn)

將定位卡設(shè)計(jì)成總成結(jié)構(gòu)，由本體、卡子、預(yù)緊彈簧、主銷及限位銷組成。總成安裝在工具外殼的內(nèi)臺階處，由兩只內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定。其優(yōu)點(diǎn)為：（1）不用在工具外殼上加工定位卡安裝槽，降低了加工難度。由于減少了該處材料的切削，提高了工具外殼的強(qiáng)度；

（2）由于是內(nèi)臺階，螺釘孔由密封圈密封，阻斷了該處的泥漿通道，防止循環(huán)和對接時(shí)該處泥漿短路，提高了循環(huán)清洗效果，有助于提高對接成功率。

3 公接頭固定器改進(jìn)

公接頭固定器結(jié)構(gòu)改進(jìn)，公接頭固定器與濕接頭采用螺紋固定，是連接公濕接頭及井下儀器的關(guān)鍵部件，由公接頭、公接頭固定器、滑套、回位彈簧組成。其優(yōu)點(diǎn)為：1）取消了穩(wěn)定翼，將濕接頭穩(wěn)定翼改在工具外殼上固定，降低了公接頭固定器的加工難度；2）增加了滑套及回位彈簧，起到單向閥的作用。滑套是常閉狀態(tài)，關(guān)閉工具外殼上的主循環(huán)孔，可以有效防止外部較大尺寸雜質(zhì)進(jìn)入工具內(nèi)部。而內(nèi)部產(chǎn)生的體積較大的雜質(zhì)可以通過滑套開啟主循環(huán)孔排出，保證了循環(huán)清洗效果，能夠有效提高對接成功率。

4 下轉(zhuǎn)換接頭改進(jìn)

下轉(zhuǎn)換接頭是連接公濕接頭和井下儀器的關(guān)鍵部件，同時(shí)配備承壓插針，防止泥漿泄漏時(shí)進(jìn)入儀器，提高了儀器的安全性，由外殼、承壓插針、5700快速螺母、3700連接套組成。其優(yōu)點(diǎn)為：（1）與公接頭固定器之間連接采用5700快速螺母形式，連接方式簡單、快捷，而且可以互換使用5700儀器的快速螺母；（2）與儀器的連接采用3700連接套，連接方便，零件可與3700儀器互換；（3）內(nèi)部采用承壓插針，為儀器的安全提供雙保險(xiǎn)。

5 公母接頭改進(jìn)

公母接頭設(shè)計(jì)特點(diǎn)為：（1）壓力平衡式設(shè)計(jì)，可耐壓140Mpa；（2）固定方式采用螺紋固定，安裝方便，固定可靠；（3）長度小，對減小水平井工具長度；（4）公、母接頭的平衡短節(jié)相同，可互換使用，減少了配件數(shù)量。

耐壓的解決：由于采用了硅油平衡式結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致濕接頭各部件與井底泥漿之間沒有相對壓力，濕接頭的耐壓性能取決于7芯承壓插頭的耐壓性能，而7芯承壓插頭的制造工藝及檢驗(yàn)流程保證了其耐壓性能。以下是7芯承壓插頭的工藝流程：（1）車間加工→半成品→32MPa氣密試驗(yàn)→插針拉力試驗(yàn)→出廠檢驗(yàn)。（2）140MPA壓力測試裝置→成品。需要說明的是32MPa氣密試驗(yàn)---保證產(chǎn)品沒有裂紋及其他缺陷，能夠?qū)崿F(xiàn)密封，插針拉力試驗(yàn)---保證插針能夠承受140MPA壓力差產(chǎn)生的推力；出廠檢驗(yàn)---140MPA壓力測試，裝置保壓8小時(shí)，保證每件承壓插頭檢驗(yàn)合格。

耐溫的解決：濕接頭的金屬材料主要是17-4PH沉淀不銹鋼、QBe2鈹青銅及304不銹鋼，耐溫都高于175℃，其耐溫性能主要取決于橡膠件及塑料件。該型濕接頭采用了氟橡膠及PEEK，保證了耐溫性能。

6 創(chuàng)新點(diǎn)分析

（1）工具本體：采用集固定、對接、導(dǎo)向、定位等功能于一體的結(jié)構(gòu)。該工具本體改進(jìn)了原有工具的內(nèi)錐面設(shè)計(jì)，而是采用倒角設(shè)計(jì)，內(nèi)孔直徑從兩端由外到內(nèi)逐漸減小，機(jī)械加工簡便。

（2）定位機(jī)構(gòu)：摒棄了原來的張力環(huán)設(shè)計(jì)，而是由螺旋彈簧和定位卡組成，彈簧產(chǎn)生初始的預(yù)緊力，定位卡則起定位作用。

特點(diǎn)： 1）結(jié)構(gòu)簡單，機(jī)械加工簡便；2）沒有應(yīng)力集中，使用壽命長；

3）定位卡受力時(shí)有“抱緊”趨勢，可以杜絕誤動(dòng)作--由于泥漿壓力差而中途頂開濕接頭，需重新把管串提到直井段對接。

（3）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)：設(shè)計(jì)了三個(gè)均勻分布的軸向槽，集導(dǎo)向、居中、泥漿循環(huán)功能于一身。在濕接頭對接后，沿軸向的三個(gè)槽身使得濕接頭的上下連通，避免了濕接頭因?yàn)閴毫Σ疃撻_的可能，減少了工程事故的發(fā)生。同時(shí)測井過程中不用停下來灌泥漿，大大降低了現(xiàn)場作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度和鉆機(jī)占用時(shí)間。

（4）結(jié)構(gòu)簡潔：Easy PCL由51類標(biāo)準(zhǔn)部件構(gòu)成，部件種類及數(shù)量較原有水平井測井系統(tǒng)（近70類部件）有明顯的減少。

（5）性能優(yōu)良：最大外徑94mm，長度1617mm?？捎糜?-1/8″裸眼井和4-1/2″套管井（國內(nèi)首創(chuàng)）。

（6）操作簡便：各總成的連接采用快速接頭，現(xiàn)場連接速度快； 工具本身沒有需要保養(yǎng)的地方，只需清洗干凈即可投入下次作業(yè)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：張登鳴（1987-），男，黑龍江海林人，本科，初級職稱，從事石油行業(yè)。