刮削器刮刀的改进及应用--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

刮削器刮刀的改进及应用

发表时间：2020/3/24 来源：《文化时代》2020年1期作者：张峰

[导读] 本文通过总结分析井下作业使用的弹簧式套管刮削器在修井刮削工序过程中存的问题，通过改进刮削器的刮刀结构及原理，解决了起下刮削管柱或上下刮削循环洗井时管柱旋转的现象，避免了刮削器落井及水龙带缠绕油管造成的相关等事故，并且在施工现场多次试验取得了较好的效果，在同行业有极大的推广借鉴价值。

青海油田井下作业公司青海海西 816400
        摘要：本文通过总结分析井下作业使用的弹簧式套管刮削器在修井刮削工序过程中存的问题，通过改进刮削器的刮刀结构及原理，解决了起下刮削管柱或上下刮削循环洗井时管柱旋转的现象，避免了刮削器落井及水龙带缠绕油管造成的相关等事故，并且在施工现场多次试验取得了较好的效果，在同行业有极大的推广借鉴价值。
        关键词：井下作业；刮削器；改进；应用


前言
        针对井下作业施工过程中，经常会有刮削工序工况，刮削用于清除残留在套管内壁上的水泥块、水泥环、硬蜡、各种盐类结晶和沉积物、射孔毛刺以及套管锈蚀后所产生的氧化铁等物，以便畅通无阻地下入各种下井工具。以前，井下作业现场使用的弹簧式套管刮削器上下刮刀刀槽方向一致，导致刮削器刮削井壁时会出现周向旋转，严重者甚至会出现刮削器反转造成落井事故，直接影响施工时效。针对刮削工序下入弹簧式套管刮削器作业效果不理想，影响作业过程的安全及可靠性降低的问题，进行对弹簧式刮削器刮刀进行设计研发和制造，以提高井下作业刮削工序工况的成功率，达到提高施工时效，提高刮削施工安全。
        1弹簧式套管刮削器工具的现状及现场应用情况调研
        1.1弹簧式套管刮削器工具的现状
        多年以来井下作业采购和使用的弹簧式套管刮削器工具，结构和型号针对弹簧式套管刮削器都是一致的，各个作业队现场都在应用该刮削器。油田不断发展，修井工作量逐年增多，同时使用刮削器施工作业也达到高峰。而现场应用的套管刮管工具基本为修井常规弹簧式套管刮管工具，一直没有进行新的设计和改进。
        1.2弹簧式套管刮削器工具使用情况
        由于井下作业现场使用的弹簧式套管刮削器上下刮刀刀槽方向一致，导致刮削器刮削井壁时会出现周向旋转，严重者甚至会出现刮削器反转造成落井事故。使得弹簧式套管刮削器工具在现场使用过程不能达到作业施工要求。为防止弹簧式套管刮削器管柱落井事故发生，现场人员往往将刮削器和上接头焊接。此方法由于涉及现场动火作业，存在一定的安全风险。另外，焊接过程会对油管本体和刮削器造成伤害，使用后还需用电砂轮剖光，过程繁琐且存在极大安全风险。使用弹簧式套管刮削器工具进行入井作业造成复杂情况，严重影响生产节点，及提高了施工费用。
        1.3 弹簧式套管刮削器工具使用作业问题分析
        在使用弹簧式套管刮削器工具入井作业时存在以下问题：①在井下作业现场使用的弹簧式套管刮削器上下刮刀刀槽方向一致，导致刮削器刮削井壁时会出现周向旋转，严重者甚至会出现刮削器反转造成落井事故；②刮削器在起下管柱过程沿套管刮削，存在部分刮削不到位情况。由于套管刮削器上下刮刀刀槽方向一致，遇到旋转时会出现刮削效率低。造成作业成本的增加和时效的降低。因此，需要研发改进刮削器刮刀，为井筒准备刮削工序提交合格井筒，进一步降低井下复杂情况，还可以提高井筒准备刮削生产时效，对提高生产效率，降低生产成本有极大好处。重点提高刮削器刮削过程稳定，解决起下刮削管柱或上下刮削循环洗井时管柱旋转的现象，避免刮削器落井及水龙带缠绕油管造成的相关安全事故。
        2弹簧式套管刮削器工具的改进设计
        2.1改进设计思路
        针对现场使用的弹簧式套管刮削器上下刮刀刀槽方向一致，导致刮削器刮削井壁时会出现周向旋转，严重者甚至会出现刮削器反转造成落井等效果不佳的情况，需要改进设计一种新型刮管器，还是由刮管器本体结构不变，其部件包括刮板、弹簧，固定块等组成，重点改进设计思路为保留刮削器刮刀的原来尺寸，仅改变刀槽方向，改变刮削器上下刮刀刀槽方向，即上刮刀刀槽是顺时针方向，下刮刀刀槽是逆时针方向（类似正反螺纹），使刮削器在刮削过程中因上下刀槽扭矩抵消，从而彻底消除旋转动力。结构示意图见1。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

        图1 改进后的弹簧式套管刮削器工具结构示意图


        1壳体 2刀板座 3刀板 4固定块 5接头 6螺旋弹簧
        2.2改进后的弹簧式套管刮削器工具结构及工作原理
        壳体承装全部零件。上端和下端有与钻杆、钻头等工具相连接的内、外螺纹。在直径最大的中段，交错地铣出六个大方形槽，每一方形槽两端又对称加工出燕尾槽和小方形槽，用以安装刀板、刀板座、固定块。壳体从上至下有水眼通道，壳体内部有水眼，用以循环工作液。刀板一面为弧形的表面，其上有螺旋形的沟槽和条形刀片，两端有锥形体，可使刀板顺利通过每个套管接箍。锥体端部的两块耳板借助刀板座限定了刮削器在自由状态的尺寸。刀板的另一面有 3～4 个安装弹簧的孔，受压缩的螺旋弹簧的反力是刮削时径向给进力的来源。刀板座的燕尾体同壳体上的燕尾槽装配在一起，并由一个内六角螺钉固定，其一端的突出部分，压着刀板上的两个耳板。若上下往复刮削时，利用上返工作液带走被刮切下的杂物，上返工作液遇到刀片阻力，必须沿刀板螺旋槽上升，正好带走刮下杂物。上刮刀刀槽是顺时针方向，下刮刀刀槽是逆时针方向（类似正反螺纹），使刮削器在刮削过程中因上下刀槽扭矩抵消，从而彻底消除旋转动力。刀板螺旋使筒体受力均匀，使刀片耐用。刀片在上下刮削过程均能刮削净 360°整圆的套管内壁。
        3改进后的弹簧式套管刮削器工具的现场试验及应用
        为了试验改进后的弹簧式套管刮削器工具实际效果，先后选了涩1-93井和涩1-98井、台5-20和台4-54井4口井进行对比试验，4口井分别来自两个天然气开采作业区，人工井底在1100-1130m之间，出砂程度相当，井壁附着物数量相当，项目组分别在涩1-93井和台5-20井使用原刮削器进行刮削作业，而在涩1-98井和台4-54井使用改进后刮削器进行刮削作业。通过对比，使用新型刮削器刮削井壁时管柱未出现旋转，稳定性达到预期目标。
        通过现场试验及应用，改进后的弹簧式套管刮削器工具在以上施工井上顺利作业，解决了以往的刮削器在刮削井壁时会出现周向旋转，甚至会出现刮削器反转造成落井事故；也解决了在起下刮削管柱和上下刮削循环洗井时，出现因管柱旋转带动游动滑车旋转引起设备和施工作业的事故。还防止了落井事故发生，现场人员再不用将刮削器和上接头焊接，避免了现场动火作业，提高了安全风险。较好的解决了弹簧式套管刮削器上下刮刀刀槽方向一致，导致刮削器刮削井壁时会出现周向旋转，出现刮削器反转造成一系列问题，有效提高了工具作业成功率，提升了生产安全效率。
        4 结论
        4.1研究了弹簧式套管刮削器工具的现场应用现状。分析现有弹簧式套管刮削器工具在现场应用中存在的问题，为井下作业工具改进提供了基础数据。
        4.2根据弹簧式套管刮削器工具的现场应用现状及出现的问题，提出了在保持原有套管刮削器刮刀尺寸的基础上，改变刮削器上下刮刀刀槽方向，即上刮刀刀槽是顺时针方向，下刮刀刀槽是逆时针方向（类似正反螺纹），使刮削器在刮削过程中因上下刀槽扭矩抵消，从而彻底消除旋转动力。与刮削器供货厂家联系仅改变刀槽方向制作方便，也能自行更换刮刀，避免了大量更换刮刀所产生的浪费，最大程度降低了项目成本。
        4.3通过现场试验及应用，证明改进后的弹簧式套管刮削器工具使用作业效果理想，达到预期目的，该项目成果有效降低了刮削作业中管柱旋转产生的安全风险，消除了因刮削器旋转造成的工程事故隐患，可持续提高刮削作业效率，降低员工劳动强度。目前刮刀改进后的刮削器已经在各作业队推广使用，得到了使用者的好评。


        参考文献：
        [1]甘宇明.关于一体化通井技术的研究与应用工业技术.2012，NO19