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國內(nèi)稠油井開采過程中，采用蒸汽吞吐工藝施工后，需要更換井內(nèi)的隔熱管柱。井內(nèi)石蠟、瀝青、樹酯、泥砂在高溫高壓作用下集聚膠結(jié)， 卡死熱采封隔器。當(dāng)注氣結(jié)束后，根據(jù)虎克定律，隔熱管遇冷回縮，但熱采封隔器已經(jīng)被卡死，在注汽時(shí)隔熱管柱的伸長被兩端固定，此時(shí)的隔熱管柱有一個(gè)拉伸應(yīng)力，造成了上修施工隔熱管拔不動(dòng)，甚至連井口都提不開的問題給施工造成較大難題。
 
研究人員根據(jù)施工中出現(xiàn)的此類問題，探討摸索出一個(gè)雙機(jī)倒扣工藝措施并研發(fā)出相關(guān)工具， 應(yīng)用此類井 37 口，取得了將近 400 多萬元的經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)用中，雙機(jī)倒扣工藝措施還存在一定的弊端，研究人員設(shè)計(jì)一種地面處理工具成功解決了弊端問題。該裝置目前已申報(bào)國家專利，被命名為稠油熱采井解卡配套工具。
 
工具研發(fā)
 
熱采井硬卡是由注氣后管柱伸長后封隔器被膠結(jié)物卡死導(dǎo)致的。如果給管柱一個(gè)下行力，封隔器底部不存在膠結(jié)物，因而容易下行，這時(shí)上部膠結(jié)物就開始疏松，當(dāng)上下活動(dòng)管柱后，膠結(jié)物破碎，當(dāng)膠結(jié)物能從解開的封隔器膠筒旁通過時(shí)，管柱就能解卡。工具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。解決熱采井卡的工具有專用撈矛、桿鎖緊裝置。
 
專用撈矛由上部接頭、變徑桿體、滑塊、鍵組成。桿鎖緊裝置由底盤、鎖緊座、鎖緊環(huán)、卡瓦組成。上部接頭連接上部油管下部變徑矛桿，卡住熱采井口上法蘭，變徑桿體連接上部接頭、懸掛井內(nèi)隔熱管重量及隔熱彈性伸長所產(chǎn)生的力，滑塊鎖緊井下隔熱管，鍵能夠擋住滑塊滑脫，底盤可承托井內(nèi)隔熱管重量及隔熱彈性伸長所產(chǎn)生的力，鎖緊座鎖住變徑桿體，鎖緊環(huán)與鎖緊座配合鎖住桿體，卡瓦連接上部接頭及熱采井口上法蘭。
 
工作操作原理。將被卡井熱采樹以上部分拆掉，即大四通上法蘭盤總閘門處拆開；將專用撈矛連接在 3 寸提升短節(jié)底部，用井架大鉤提起；將專用撈矛矛桿插入上法蘭內(nèi)，當(dāng)矛桿變徑處到達(dá)卡箍處停止下放；拆掉大四通上法蘭螺絲；試提，當(dāng)拉力表負(fù)荷達(dá)到管柱重量和由于全井隔熱管伸長后冷卻產(chǎn)生的拉應(yīng)力時(shí)，剎住通井機(jī)剎車，消除下部所有力；用管鉗按照逆時(shí)針方向拆開井口四通上法蘭；然后將拆開的上法蘭上推至矛桿頂端，用卡瓦將矛桿接頭及上法蘭固定；將底盤的開口對(duì)準(zhǔn)矛桿插入，坐于大四通上；將鎖緊裝置的開口對(duì)準(zhǔn)矛桿插入，坐于底盤上，并旋動(dòng)鎖環(huán)將矛桿鎖?。痪徛砷_剎車， 將負(fù)荷卸掉為零，這時(shí)井口下部負(fù)荷全部作用于鎖緊裝置及底盤上。
 
用管鉗按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)上法蘭，將專用撈矛接箍及矛桿處卸掉；用通井機(jī)上提、下放，將法蘭盤倒掉；將專用撈矛接箍及矛桿連接好叫緊，上部連接 Ф88.9mm 油管；上提管柱將鎖緊裝置及底盤卸掉；然后緩慢下放管柱，活動(dòng)解卡；當(dāng)管柱下放過程中負(fù)荷下降停止下放，稍停， 當(dāng)符合不變?cè)僭黾虞^小負(fù)荷，停止下放，稍停，按照此規(guī)律進(jìn)行；當(dāng)負(fù)荷突然增大，至全井負(fù)荷時(shí)，則按照在活動(dòng)的距離上下活動(dòng)管柱；當(dāng)上下活動(dòng)管柱負(fù)荷正常，無任何刮阻現(xiàn)象時(shí)，證明解卡成功，上提管柱，起出全井管柱即可。
 
技 術(shù) 參 數(shù)。 桿 體 最 小 直 徑Ф56mm；桿體最大直徑 Ф66mm；臺(tái) 肩 部 位 內(nèi) 圓 R=3.6mm； 最 小桿徑長度 820mm；最大桿徑長度230mm； 接 頭 長 度 180mm； 工具總長度 1,150mm；工具材質(zhì)：桿體、鎖緊裝置、滑塊、變扣采用40CrMnMo；底盤采用 A3 鋼；部件熱處理方式：調(diào)質(zhì)，桿體及鎖緊裝置 HB250-280 ； 滑塊 HRC55-60；許用提拉負(fù)荷：735KN。該工具的成功研發(fā)，突破了幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，如井下隔熱管柱重量及產(chǎn)生的彈性應(yīng)力的懸掛；鎖緊座的設(shè)計(jì)；隔熱管內(nèi)徑同大四通上法蘭通徑變化要求設(shè)計(jì)矛桿變徑情況；四通上法蘭的卸開后鎖緊。
 
現(xiàn)場應(yīng)用效益高
 
該工具生產(chǎn)兩套，現(xiàn)場應(yīng)用一套， 2007年2月27日作業(yè)于208隊(duì)，在 45-034-303 井下泵施工中搬上準(zhǔn)備開工后，熱采管柱提 480KN，井口短節(jié)上法蘭及四通下法蘭打開將近 100mm，活動(dòng)解卡近 2 小時(shí)無效，后上 80 噸井架，采用此裝置進(jìn)行試驗(yàn)。
 
首先將熱采井口四通底法蘭用螺絲帶緊，將四通的上法蘭螺絲拆開，然后將采油樹拆掉，此時(shí)只剩下四通上法蘭，將專用撈矛連接在 Ф88.9mm 的提升短節(jié)上，緩慢下放，從四通上法蘭通徑處進(jìn)入，當(dāng)達(dá)到極限無法下入時(shí)，進(jìn)行試提300KN，然后上提 480KN，這時(shí)上法蘭欠開 100mm 的縫隙，用管鉗將上法蘭卸掉，用卡瓦卡在專用撈矛的接箍處，將底盤的開口對(duì)準(zhǔn)矛桿放在四通上法蘭上，將鎖緊裝置的開口對(duì)準(zhǔn)矛桿放在底盤上，鎖死鎖緊裝置，下放鉆具，將井內(nèi)管柱全部重量及預(yù)應(yīng)力坐在鎖緊裝置和底盤上，用管鉗拆下四通上法蘭及矛桿接箍，在地面將卡瓦打開，把上法蘭拆下，再將矛桿節(jié)箍擰在矛桿上， 上部連接 Ф88.9mm 的油管，上提 480KN。
 
當(dāng) 負(fù) 荷 消 除 后， 將 鎖 緊 裝置 及 底 盤 拿 下， 下 放 鉆 具 活 動(dòng) 解卡，當(dāng)管柱下放 2 米時(shí)負(fù)荷下降至160KN， 這 時(shí) 要 求 操 作 手 停 止 下放，等 2 分鐘時(shí)間負(fù)荷正常，開始上提管柱，當(dāng)上提將近 2 米時(shí)負(fù)荷開始增加至 400KN，這時(shí)又要求操作手停止上提，繼續(xù)緩慢下放管柱5 米，負(fù)荷無任何變化，這時(shí)要求上提，當(dāng)上提到 7.2 米時(shí)，負(fù)荷增加到 410KN，停止上提，繼續(xù)下放3 米后上提，當(dāng)上提 5 米時(shí)負(fù)荷變化不大，中間有負(fù)荷抖動(dòng)狀況，在480KN 范圍內(nèi)活動(dòng) 7 次，管柱負(fù)荷正常，上提下放無任何卡阻現(xiàn)象，解卡成功。
 
試驗(yàn)成功后，遇到相關(guān)問題就采用這種工藝、工具處理，節(jié)約大量成本，安全可靠的獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，2006 年我們共使用此工具完成此類施工井 8 口，2007 年完成此類井 13 口，每口井按照目前價(jià)格 10 萬元計(jì)算，該裝置在近兩年內(nèi)共創(chuàng)效（8+13）×10=210 萬元的經(jīng)濟(jì)效益。