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桥式偏心投捞器的改进与应用

发表时间：2020/10/19 来源：《基层建设》2020年第19期作者：王洪军张学山孙秋平崔体林王肇晖

[导读] 摘要：在油田注水开发过程中，桥式偏心投捞器是一种用于对桥式配水器中的偏心堵塞器实施打捞和投放的专用工具。

        大港油田测试公司天津市 300280
        摘要：在油田注水开发过程中，桥式偏心投捞器是一种用于对桥式配水器中的偏心堵塞器实施打捞和投放的专用工具。在利用投捞器打捞和投放堵塞器的过程中，投捞爪能否下放到偏心配水器预定位置，是直接影响井下偏心堵塞器投捞成功的关键因素。本文主要根据目前大港油田注水水质以及井下管柱腐蚀、结垢、出砂等影响对投捞作业造成的遇阻和遇卡难题，对常规桥式偏心投捞器进行了改进，并通过现场应用取得了良好的应用效果，提高了分层测配投捞的成功率，更好地满足了油田测试生产需要。
        关键词：分层注水; 投捞器；刮削；取样
        引言
        在桥式偏心分注井投捞作业过程中，由于受到井下各种不确定因素的影响，投捞工具在井下经常会出现遇阻、遇卡现象，进而导致堵塞器的投捞操作失败，使得测试施工周期延长，不仅降低了现场施工效率，影响了分注井的注水合格率，严重时也会造成工具落井事故的发生，同时增加了打捞、洗井、修井作业等相关维护费用。
        1常规桥式偏心投捞器工作原理
        在对分注井进行投捞作业前，首先按照施工要求选择合格的打捞头或押送头，然后将打捞头或押送头连接在投捞器的投捞臂上，利用锁紧凸轮将投捞臂和导向爪分别锁紧在投捞器的主体侧腔内。利用测试钢丝将投捞器下至井下配水器工作筒位置，通过下放、上提投捞器，使得凸轮在偏心配水器底部被刮开，带动投捞臂和导向爪打开，导向爪保证投捞时，投捞臂对准配水器的偏心孔，将测试堵塞器投入或捞出偏心配水器。
        2 桥式偏心投捞器遇阻、遇卡原因分析
        2.1管柱及配水器工作筒结垢
        目前针对地层注水普遍采取的方式为污水回注，水质一般只能进行相对有效的处理，水质中含有一定的硫酸盐，当井下管柱在长期注水过程中，水中的硫酸盐与井下的管柱和配水器会产生化学反应，生成硫化亚铁并形成腐蚀结垢层，进而对配水器内部造成“缩径”现象，由于偏心配水器部位是分注井管柱中内径最小的地方，其内径为46mm，常规桥式偏心投捞器外径为43mm，正常情况下投捞器与工作筒的间隙尺寸为3mm，一旦工作筒腐蚀结垢，投捞器在通过该部位时就会发生遇阻、遇卡现象。
        2.2井筒内死油影响
        分注井测配管柱内产生死油的原因主要有以下几个方面：一是修井作业下管柱时未扫线或扫线不彻底，死油粘附在管柱内壁上；二是注水水质处理不合格，水质中含有大量的水包油和油包水物质，在长期注水过程中该类物质聚集在管壁上形成死油；三是因管线补漏、倒泵、检泵等原因造成地层短期停注，由于井筒与地层存在压差，停注后造成地层原油返吐，返吐的原油粘附在管壁和工作筒上形成死油。四是在进行分层投捞测试时，投捞器在井筒内起下过程中将管壁上的死油携带到配水器位置，使得配水器内死油堆积严重，从而发生投捞器遇阻、遇卡现象。
        2.3其他因素影响
        其他影响投捞器遇阻、遇卡的因素主要包括：一是管线补漏制度管理不到位，造成焊渣随注入水进入井筒内并粘附在死油表面，对管柱和配水器造成“缩径”现象；二是在分注井停注期间，地层吐砂形成砂桥，堆积在井筒内或粘附在管柱内壁上，导致投捞器发生遇阻、遇卡；三是聚合物返吐后堆积在管柱和配水器的通道内，造成投捞器遇阻、遇卡。
        3桥式偏心投捞器工艺改进措施
        3.1改进方法
        3.1.1设计了刮削铲锥装置。由于常规偏心投捞器主体底部为椎状实体结构，不具有铲削注水管柱内壁污垢的作用，当投捞器在管柱内向下运动到“缩径”部位时，很有可能发生遇阻和遇卡的现象，从而导致投送和打捞的失败，因此在该位置设计了刮削铲锥装置。该装置为柱形管体结构，其上部为内螺纹连接体，通过螺纹与投捞器主体进行连接；其底部的管体端面与侧壁之间加工为一个呈60度的斜面，当投捞器在管柱内遇阻和遇卡时，通过铲锥的斜面将注水管柱和配水器内壁上的水垢、死油和聚合物等污垢铲削下来，从而顺利地完成堵塞器的投放或打捞。
        3.1.2设计了挡板组取样装置。随着油田开发进入中后期，井下生产状况越来越复杂，为了帮助操作人员能够及时有效地分析和判断井下管柱状况，在投捞器主体与刮削铲锥之间设计了挡板组取样装置。该装置主要由挡板、挡圈、限位部件和扭簧等组成，两组挡板分别通过限位部件呈一定间隔地固定安装在管体内侧，使得取样装置的内部形成定量的储存空间；挡板通过扭簧进行单向翻转，并通过与挡圈配合来实现取样装置的密封。取样装置主要用于收集储存打捞和投送堵塞器过程中刮削下来的水垢、死油和聚合物等物质，便于操作人员在施工结束后进行取样分析、制定管柱去污措施等工作提供依据。

                       桥式偏心投捞器结构示意图
        1-投捞器主体      2-挡板组取样装置      3-刮削铲锥装置
        3.2工作原理
        改进后的桥式偏心投捞器主要由三部分组成：投捞器主体、挡板组取样装置和刮削铲锥装置组成。
        当连接测试钢丝的投捞器在井下注水管柱内下放过程中，通过投捞器底部的刮削铲锥将管壁上的水垢、聚合物以及调剖剂等污垢铲削下来，铲削下来的污垢在井筒内流体的作用下，沿着刮削铲锥的刮削斜面进入到投捞器下部的腔体内，继而向上顶开取样装置内部的两组挡板进入到取样装置内，当完成刮削操作后，取样装置内的两组挡板分别在扭簧作用下进行复位，使得部分刮削物质作为样品被保存在取样装置内，供操作人员在测试结束后进行分析；通过利用测试钢丝反复上提、下放投捞器来完成井下管壁的刮削操作，从而确保投捞器可畅通无阻的在注水管柱内上下运动，将井下配水器内的堵塞器打捞至地面，或将堵塞器投放至配水器内。
        4现场应用情况及效果
        通过改进的桥式偏心投捞器，在现场得到了良好的应用效果，解决了常规分注井投捞测配过程中普遍存在的遇阻、遇卡难题，降低了员工劳动强度，提高了现场施工效率，其中主要应用效果在于对注水层位堵塞器的准确投捞，使得精细注水得到更好实现，为油田稳产和提高采收率方面发挥了积极作用。
        参考文献
        [1]刘合，裴晓含，罗凯，等.中国油气田开发分层注水工艺技术现状与发展趋势[J].石油勘探与开发，2013（6）：733-737.
        [2]李明，王治国，朱蕾，等.桥式偏心分层注水技术现场实验研究[J].石油矿场机械，2010（10）：66-70.
        [3]肖国华，耿海涛.大斜度井偏心分注钢丝投捞工具的改进与应用[J].石油机械，2012,40（8）：90-92.