肖 堯，劉文明，齊 奔，李 茜，胡星彤，朱 禹，蔣 磊

( 渤海鉆探工程有限公司 第二固井公司，天津 300280)

固井作業(yè)前，需要用高溫高壓稠化儀模擬井底條件對水泥漿的稠化時間進(jìn)行檢測，以保障施工安全。隨著勘探開發(fā)的不斷深入，深井、超深井不斷增加，井底溫度不斷提高，高溫稠化試驗也變得越發(fā)頻繁。高溫稠化試驗中，水泥漿強度發(fā)展快。實驗結(jié)束后，需等待較長的降溫時間，才能將稠化槳杯從釜體中取出。在此過程中，水泥漿已變成堅硬的水泥石，將攪拌槳葉總成固化在槳杯中，水泥石與槳杯內(nèi)壁會產(chǎn)生一定的膠結(jié)強度，很難用人力拆卸[1-3]。

目前，國內(nèi)對待已固化的稠化槳杯拆卸方法主要是三種：①人工慢慢敲擊；②通過千斤頂?shù)葯C械設(shè)備給定壓力；③直接更換新的槳葉桿。對于這三種方法，我們不難發(fā)現(xiàn)在拆卸過程中比較繁瑣，對稠化槳杯和槳葉的損害比較嚴(yán)重，成本消耗很大。

1 水泥漿稠化槳杯拆卸裝置

1.1 研究思路

為了提高實驗效率，降低槳杯損耗，設(shè)計專門的已固化稠化槳杯拆卸裝置。該裝置通過高壓氣源對固化在稠化槳杯內(nèi)的水泥石和槳葉總成施加自上而下高壓氣，從而吹出水泥石達(dá)到水泥稠化拆卸的目的。該裝置不僅能使一般固化在槳杯內(nèi)水泥石輕易取出，還可以將槳杯上蓋打不開的情況下槳杯內(nèi)水泥石輕易取出，而不會破壞槳杯以及固化在水泥石內(nèi)的槳葉和槳軸，從而減少了槳杯、槳葉、槳軸的修理更換成本。

1.2 評價裝置

該油井水泥漿稠化實驗槳杯拆卸裝置主要由底座、頂板、頂板擋板、螺桿、進(jìn)氣嘴和工作筒等部分組成(見圖1)。底座和頂板平行設(shè)置，兩者之間通過多個螺桿連接，螺桿底端固定在底座上，頂板位置能沿螺桿上下移動，頂板中部設(shè)孔，且孔的直徑大于油井水泥漿稠化實驗槳杯的外徑；同時，頂板在孔的兩側(cè)對稱設(shè)置卡槽，頂板擋板插入卡槽封閉孔內(nèi)。工作筒為耐高壓工作筒，被頂板擋板固定在底座和頂板之間，其內(nèi)側(cè)設(shè)有環(huán)形凸臺，環(huán)形凸臺的內(nèi)徑小于油井水泥漿稠化實驗槳杯的外徑，進(jìn)氣嘴設(shè)置于頂板擋板上，與工作筒的內(nèi)腔連通，通過進(jìn)氣嘴外接的高壓氣源實現(xiàn)氣壓的供給。

圖1 水泥漿稠化槳杯拆卸裝置

2 應(yīng)用方法與效果評價

2.1 應(yīng)用方法

該油井水泥漿稠化實驗槳杯拆卸裝置實操示意圖如圖2所示，該裝置的使用方法如下：①將完成實驗的稠化槳杯的頂蓋卸掉，放入工作筒內(nèi)；②將槳葉末端插進(jìn)底座圓孔內(nèi)，并用擋板固定好；③用氣嘴連接好稠化槳杯和高壓氣源管線；④通過控制高壓氣源給定氣壓，通過氣嘴將氣壓傳到稠化槳杯內(nèi)部，氣壓從上至下帶動包裹有水泥石的所述攪拌槳葉總成向下移動；⑤攪拌槳葉總成通過底座圓孔脫離稠化槳杯，敲掉所述水泥石，取出所述攪拌槳葉總成，完成拆卸。

圖2 水泥漿稠化槳杯拆卸裝置平面圖

2.2 效果評價

2.2.1不同密度水泥漿體系膠結(jié)后拆卸效果評價

對于目前實驗室應(yīng)用1.25、1.50、1.65、1.90 kg/L的4種水泥漿體系進(jìn)行稠化膠結(jié)實驗，首先讓槳杯內(nèi)水泥漿在80 ℃條件下完成稠化實驗，取出槳杯放置室內(nèi)繼續(xù)讓槳杯內(nèi)水泥石強度發(fā)展24 h，促使其與槳杯內(nèi)壁充分膠結(jié)，再通過此裝置進(jìn)行拆卸，每組拆卸實驗重復(fù)測試3組，統(tǒng)計其拆卸結(jié)果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)該裝置的拆卸完成率為100%，統(tǒng)計結(jié)果如表1所示。

表1 不同密度水泥漿體系膠結(jié)24 h后拆卸結(jié)果統(tǒng)計

從表1可以看出，1.90 kg/L水泥漿膠結(jié)24 h拆卸完成的平均氣壓為1.8 MPa，為所需的最大氣壓值；1.25 kg/L水泥漿膠結(jié)24 h拆卸完成的平均氣壓為1.2 MPa，為所需的最小氣壓值，不同水泥漿體系的水泥石與槳杯內(nèi)壁膠結(jié)24 h，在一定的氣壓范圍內(nèi)均能有效完成頂通拆卸。

2.2.2水泥石不同膠結(jié)時間拆卸效果評價

采用1.90 kg/L水泥漿體系在80 ℃稠化溫度條件下，進(jìn)行稠化實驗，待水泥漿發(fā)展成水泥石后取出室溫放置24、48、72 h，再通過此裝置進(jìn)行拆卸，每組拆卸實驗重復(fù)測試3組，統(tǒng)計其拆卸結(jié)果。評價不同膠結(jié)時間對拆卸實驗的影響情況，評價結(jié)果見表2。

表2 同種水泥石膠結(jié)不同時間拆卸結(jié)果統(tǒng)計表

從表2可以看出，隨著膠結(jié)時間的延長，僅拆卸所需的頂通壓力增加了0.2～0.3 MPa，對槳杯能否成功拆卸未產(chǎn)生影響。

2.2.3應(yīng)用效果情況

該套裝置在2020年7月在實驗室內(nèi)進(jìn)行了推廣應(yīng)用，對半年的試驗情況進(jìn)行了跟蹤，統(tǒng)計出水泥漿稠化實驗固死槳杯的拆卸情況，并與推廣前相同時間段拆卸情況進(jìn)行了對比，結(jié)果見表3。

表3 2020年不同月份固死槳杯拆卸情況統(tǒng)計表

從表3可以看出，在該裝置在7月推廣固死槳杯的成功拆卸率達(dá)100%，較年初推廣前的前6個月的成功拆卸率83%大幅提升。完全解決了高溫試驗固死槳杯難以拆卸造成槳杯以及固化在水泥石內(nèi)的槳葉和槳軸損壞的問題。

3 結(jié)論

該裝置一改以往以機械和液壓作為拆卸動力，創(chuàng)新性地采取高壓氮氣，為固死槳杯提供動力，整個過程更加方便、環(huán)保、易于操作。該裝置不僅能使一般固化在槳杯內(nèi)水泥石輕易取出，還可以在槳杯上蓋打不開的情況下，將槳杯內(nèi)水泥石輕易取出。該套裝置推廣應(yīng)用后，拆卸成功率達(dá)100%，不會破壞槳杯以及固化在水泥石內(nèi)的槳葉和槳軸，從而減少了槳杯、槳葉、槳軸的修理更換成本。