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        一種新型水平井工具的技術(shù)難點(diǎn)改進(jìn)方案及創(chuàng)新點(diǎn)分析

        2018-08-20 09:58:30張登鳴
        山東工業(yè)技術(shù) 2018年14期

        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):

        [1]許建國,王峰,劉長宇.水平井滑套分壓工藝技術(shù)及現(xiàn)場應(yīng)用[J].鉆采工藝,2008,31(增):54-561.

        [2]岳前升.東方1-1氣田水平井鉆井液技術(shù)[J].天然氣工業(yè),2005(12):19-20.

        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)。

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