劉生平

摘要：為了防止機(jī)械防砂管柱被整體卡死在油井井筒內(nèi)，通常在管柱中使用安全接頭，安全接頭的主要功能是在打撈管柱遇卡時(shí)可以有效丟開(kāi)，實(shí)現(xiàn)分段打撈解卡管柱的作用，但是也相應(yīng)的增加了打撈工作量。本文介紹了一種新式安全接頭，其在具備丟手功能的同時(shí)，還有活動(dòng)連接功能，具備分段解卡管柱并一次性打撈整體管柱的作用，技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯。

關(guān)鍵詞：解卡;安全接頭;活動(dòng)連接

機(jī)械防砂是一種成熟的治理油井出砂的技術(shù)方法，該技術(shù)存在的最大問(wèn)題是在長(zhǎng)井段油井實(shí)施時(shí)，由于機(jī)械防砂管柱較長(zhǎng)，在井筒內(nèi)極易形成砂卡，解卡失敗則會(huì)造成油井復(fù)雜施工甚至油井報(bào)廢等后果，目前解決該問(wèn)題的主要方法是在機(jī)械防砂管柱中按照一定長(zhǎng)度間隔加裝安全接頭。

1 安全接頭的作用及缺點(diǎn)

在實(shí)施機(jī)械防砂技術(shù)時(shí)，安全接頭可以實(shí)現(xiàn)打撈被砂卡的防砂管柱時(shí)有效丟開(kāi)，使安全接頭以上的管柱被解卡撈出井筒后，再次下?lián)棋^進(jìn)行解卡打撈安全接頭以下的被卡管柱，降低防砂管柱在井筒卡死的概率。目前常用的安全接頭從丟開(kāi)方式上主要有：反扣型、滑套性、剪釘型。這些安全接頭丟開(kāi)后均需再次或多次打撈才能將機(jī)械防砂管柱全部撈出井筒，增加了解卡打撈的工作量和生產(chǎn)成本。

2 兩階安全接頭的結(jié)構(gòu)原理

通過(guò)打撈被卡機(jī)械防砂篩管的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，一旦安全接頭以上的管柱解卡成功后，往往較容易打撈出安全接頭以下的管柱，但是受安全接頭的功能限制，需經(jīng)過(guò)多次打撈作業(yè)才能使井筒內(nèi)被卡管柱完全撈出。因此，設(shè)計(jì)研制了具有分兩個(gè)階段脫開(kāi)功能的安全接頭，命名為兩階安全接頭，該安全接頭具有輔助其以上管柱解卡的作用，同時(shí)可與其以下的管柱保持連接狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)被卡管柱的分段解卡并可一次性撈出井筒的功能。

2.1 結(jié)構(gòu)組成

兩階安全接頭的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的剪釘型安全接頭類(lèi)似，總體上為內(nèi)外筒結(jié)構(gòu)（圖1），分別與其上下的機(jī)械防砂篩管連接，外筒和中心管由一階銷(xiāo)釘連接，在一定的拉力作用下銷(xiāo)釘可被剪斷，外筒和中心管脫開(kāi)。

此時(shí)，外筒與中心管可延軸向活動(dòng)，但是受襯套的阻擋作用，外筒與中心管不可脫開(kāi)，從而形成活動(dòng)連接狀態(tài)（圖2），在此狀態(tài)再施加一定拉力，可使連接中心管和襯套的二階銷(xiāo)釘剪斷，實(shí)現(xiàn)安全接頭的丟手功能。

2.2 工作原理

實(shí)施機(jī)械防砂技術(shù)時(shí)，在防砂管柱中每隔一段安裝1個(gè)兩階安全接頭。以使用1個(gè)該安全接頭的管柱構(gòu)成為例，防砂管柱由上至下為：錨定封隔器+機(jī)械防砂篩管+安全接頭+機(jī)械防砂篩管+絲堵（圖3）。

打撈被砂卡的機(jī)械防砂管柱時(shí)，管柱所受重力和浮力與砂卡阻力相比可忽略不計(jì)，設(shè)打撈管柱可施加的最大上提拉力為，安全接頭以上機(jī)械防砂管柱受到的砂卡阻力為，安全接頭以下機(jī)械防砂管柱受到的砂卡阻力為，安全接頭的一階銷(xiāo)釘被全部剪斷和二階銷(xiāo)釘被全部剪斷設(shè)計(jì)為相同的最小剪切力，由于機(jī)械防砂管柱不同部位受到的砂卡阻力不同，所以在解卡管柱時(shí)會(huì)出現(xiàn)3種情況，相應(yīng)的安全接頭也呈現(xiàn)3中不同的工作狀態(tài)。

（1）當(dāng)?且?時(shí)，被砂卡的機(jī)械防砂管柱解卡成功，可以整體被打撈出井筒，安全接頭保持完好狀態(tài)。在這一過(guò)程中，安全接頭的作用是連接管柱，其體現(xiàn)的功能與傳統(tǒng)的安全接頭相同。

（2）當(dāng)?且?時(shí)，則安全接頭的一階銷(xiāo)釘全部剪斷，這時(shí)外筒及其以上的管柱解卡成功且為可活動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)可將上提拉力直接作用在中心管上，此時(shí)若，則中心管及其以下管柱解卡成功，且機(jī)械防砂管柱整體可以一次性被打撈出井筒，安全接頭呈活動(dòng)連接狀態(tài)。在這一過(guò)程中，安全接頭活動(dòng)連接其上下的機(jī)械防砂管柱，實(shí)現(xiàn)了被砂卡的管柱分段解卡的同時(shí)一次性被打撈出井筒的功能。

當(dāng)外筒及其以上的管柱解卡成功且將上提拉力直接作用在中心管上時(shí)，若，則安全接頭的二階銷(xiāo)釘全部剪斷，這時(shí)安全接頭以上的管柱解卡成功，外筒和襯套可以被打撈出井筒，而安全接頭以下的管柱解卡失敗，中心管隨被砂卡管柱留在井筒內(nèi)，安全接頭呈丟開(kāi)狀態(tài)。在這一過(guò)程中，安全接頭的作用是脫開(kāi)管柱，其體現(xiàn)的功能與傳統(tǒng)的安全接頭相同。

2.3 基本參數(shù)

匹配7吋套管油井設(shè)計(jì)的兩階安全接頭的基本參數(shù)，總長(zhǎng)度600mm，外徑150mm，內(nèi)徑100mm，管壁厚均為6.5mm，抗內(nèi)壓5MPa，脫開(kāi)拉力100～600KN（根據(jù)機(jī)械防砂管柱長(zhǎng)度調(diào)整銷(xiāo)釘抗剪切強(qiáng)度）。其他規(guī)格套管內(nèi)應(yīng)用該工具需調(diào)整該接頭的外徑和內(nèi)徑參數(shù)。

兩階安全接頭的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

兩階安全接頭具有傳統(tǒng)安全接頭的功能，在機(jī)械防砂管柱被砂卡時(shí)可以使管柱在安全接頭位置脫開(kāi)，實(shí)現(xiàn)管柱的分段解卡打撈。同時(shí)，兩階安全接頭在一階銷(xiāo)釘全部剪斷后可以在機(jī)械防砂管柱中起活動(dòng)連接作用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了被砂卡的管柱分段解卡的同時(shí)一次性被打撈出井筒，減少了打撈次數(shù)，從而減少工作量和生產(chǎn)成本，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)是傳統(tǒng)安全接頭所不具備的。

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