防溢流正反洗井工具

防溢流正反洗井工具

胡彦兵

中国石化中原油田分公司采油气工程服务中心  河南  濮阳  457000

摘要：本文针对油田井下作业过程中，在一些井筒处于常满状态或者有溢流的油水气井，进行下管柱时，井液从管柱顶部喷出外溢的现象。目前，国家对环保和安全要求越来越严格，井液外溢的安全环保隐患问题一是会造成井口施工人员身上沾染上井液油污，影响员工身体健康；二是会造成井口地面湿滑和施工视线不清，存在安全隐患；三是会造成井液外流到地面污染环境。为了解决此类问题，入井工具经常使用单流阀类工具，虽然能防止井液从管柱顶部喷出外溢，但是不能反洗井，无法满足其它作业要求，因此现场急需一种能解决下管柱过程中，能防止井液上返外溢的现象，还可以满足其它作业要求，比如正、反洗井。防溢流正反洗井工具，根据工艺要求，可以把工具连接在管柱的任何位置，不仅可以防止井液上返外溢，而且可以满足正、反洗井的要求。

关键词：井液外溢；单流阀；泄油器；正、反洗井

1.项目研究背景

油田大修作业，在起下立柱的工序中，经常会出现修井液外溢，修井液外流污染环境的问题。造成这种问题的原因主要有两种：第一种是在起钻过程中，湿起管柱的问题，就是管柱不通，每卸一根油管，油管内修井液就会从油管底部瞬间喷出，会造成井液乱流，污染环境等诸多的安全环保隐患问题。第二种是在下钻过程中，油管顶部冒水的问题。油管立柱一般由2个油管单根组成，总长约19.2米。油管立柱由游动滑车大钩吊起来通过丝扣连接后一柱一柱的下入井内。当井筒内的修井液处于常满状态时，在下钻时，修井液会从油管顶部喷出或者外溢。造成这种现象的主要原因一是，排出等量的油管本体体积；二是，激动压力，下钻时的冲击力造成的。当下入大直径工具（大直径工具小于套管内径6-8mm）时，油套环形空间的过流面积小于钻杆内过流面积，造成油套环形空间流出的修井液少，从套管流出的井液可通过导流管线导流到排污池内，当快速下放时，修井液就会从钻杆顶部喷出或外溢。而从钻杆顶部外溢的修井液因从高处落下，四处乱溅，无法回收，会造成诸多安全环保隐患问题。

现在国家对环保和安全要求越来越严格，井液外流造成的安全环保隐患问题一是会造成井口施工人员身上沾染上井液油污，影响员工身体健康；二是会造成井口地面湿滑和施工视线不清，存在安全隐患；三是会造成井液外流到地面污染环境；四是湿起管柱站在井控安全方面考虑，存在较大风险，湿起管柱对井底抽汲压力大，井筒液面下降过快，井底压力降低，易诱发井喷；五是井液外流无法回收再利用，势必造成浪费等问题。

为解决上述湿起管柱问题，在管柱上会连接一种撞击式泄油器。当剪断销钉被撞击剪断时，油套连通，以达到泄油泄水的目的。

为解决下钻喷水的问题，在管柱上连接一种防喷单流阀。球上返至阀座，堵塞阀座内的通孔，从而封堵下井管柱的油管内通道，防止井液从油管内通道喷出，但是不能进行反洗井。

2.项目研究内容

2.1 主要研究内容

防溢流正反洗井工具（图1）由承托短节（图2）、调压阀（图3）、球和泄水器组成。承托短节为一筒体，上端有内外螺纹，下端有外螺纹，筒体内中间部位焊有一根横筋，球放置在横筋上。调压阀为筒状，底部有内、外凸台，外凸台表面有外螺纹与承托短节的内螺纹相连接，内凸台托着活动球座，承托短节带着调压阀从泄水器底部插入并通过螺纹与泄水器连接在一起。泄水器为空心圆柱体，两端有内螺纹，泄水器本体中间部位径向有一内螺纹通孔，空芯销钉通过内螺纹穿过泄水器主体内腔。

     图1 防溢流正反洗井工具         图2  承托短节             图3 调压阀

2.2  技术原理

该成果工具是由泄水器和防溢流正反洗井阀组合形成的，当工具处于静止状态时，球处于自由状态，座落在承托短节的横筋上，此时钻杆与套管之间的通道是畅通的，同时保证正循环洗井通道畅通。

当钻杆下放时，工具处于下放运动状态，球受到修井液的反作用力后上行至活动球座底部，堵住阀体中间的液流通道，由于反作用力小于弹簧的压力，活动球座不能上行，阀体的轴向液流通道也无法打开，所以修井液无法进入到钻杆里面，以达到防溢的效果。

当运动状态停止时，球依靠自重回落到承托短节的横筋上，钻杆与套管联通，修井液进入到钻杆内，使钻杆与套管之间的液面平衡。

当反循环洗井时，球受到液流的推力上行至活动球座底部，由于反循环洗井压力大于弹簧的压力，球和活动球座一同上行，此时阀体轴向的四个长形孔孔道打开，液流顺着四个长形孔道向上经阀体与泄水器之间的环形空间向上流动，保证了反循环洗井。

当钻柱底部被堵不通时，泄水器本体上的空芯销钉，利用投棒撞击剪断空芯销钉，使钻杆内外连通。

3.项目技术指标

3.1  技术关键及创新点：

关键点：泄油器与防溢流阀组合使用，以达到不冒不喷不溢的目的，核心部件调压阀芯，通过球在腔体里做往复运动，推动活动球座，以达到三种目的，球自由状态下，井液可补充油管内空间，可正洗井；球堵塞球座后，井液无法进入油管内，防止外溢；球底部压力增大时，活动球座上行，打开通道，可反洗井。

创新点：泄油器与防溢流阀组合使用，管柱带水时，可投棒撞击泄油器泄水；同时满足正、反洗井的需求。

4.现场应用情况

4.1  现场应用

防溢流正反洗井工具，可以连接在油管柱的任意位置，有效解决了带水起钻，井液从油管顶部喷出外溢污染环境，同时满足正反洗井要求，提高了工作效率，安全可靠。

5.效益分析

5.1  经济效益 

按作业队每趟下管柱可节约施工时间1小时，一年可节约施工时间约20小时，每小时可创造产值500元，可提高施工效益：20h*500元*6个队＝6万元。

5.2社会效益

（1）安全效益：避免了井液从高处油管顶部喷出或外溢造成的井口地面湿滑和施工视线不清的安全隐患。

（2）环保效益：避免了井液从高处油管顶部喷出或外溢造成的地面环境污染等问题。

（3）社会效益：避免了井液从高处油管顶部喷出或外溢造成的井口施工人员身上沾染上井液油污，影响员工身体健康问题。

6.结论及建议

6.1结论

防溢流正反洗井工具投入成本低，设计简单，便于加工制作，操作安全可靠，同时解决了带水起钻的问题，解决了下钻井液外溢问题，解决了正、反洗井问题。

6.2建议

（1）工具起出立即清除油泥，涂抹防腐油、润滑油等进行维护保养。

（2）妥善保管好尼龙球。

（3）由于工具内部零部件较多，导致通道狭窄，防止杂物堵塞通道，油管内壁应保持干净。

参考文献：
【1】戴江,崔立宏,李子丰,等.正反洗井油管防溢工具的改进[J].钻采工艺,2015,28(5):77-79.

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