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国外可钻封隔器可钻材料的选用

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! 国 外 石 油 机 械 #国 外 可 钻 封 隔 器 可 钻 材 料 的 选 用刘 武 斌 1   吴   捷 2   石   杰 3(11长 江 大 学 石 油 工 程 学 院   21汉 江 机 械 研 究 所   31冀 东 油 田 分 公 司 高 尚 堡 采 油 作 业 区 )摘 要   在 广 泛 调 研 国 外 资 料 的 基 础 上 , 对 国 外 可 钻 封 隔 器 可 钻 材 料 选 用 方 面 的 发 展 情 况 进 行了 系 统 的 研 究 和 论 述 。 纵 观 国 外 的 发 展 情 况 , 可 钻 材 料 的 选 择 大 致 经 历 了 2个 阶 段 , 即 从 金 属 材料 过 渡 到 非 金 属 材 料 。 采 用 非 金 属 材 料 增 加 了 可 钻 部 件 的 抗 拉 强 度 和 抗 压 强 度 , 提 高 了 可 钻 性 和耐 蚀 性 , 延 长 了 封 隔 器 的 使 用 寿 命 , 节 省 了 钻 铣 和 打 捞 时 间 。关 键 词   可 钻 封 隔 器   金 属 材 料   非 金 属 材 料   合 成 树 脂   玻 璃 纤 维引       言封 隔 器 是 油 田 实 现 分 层 开 采 的 重 要 工 具 。 然而 , 在 实 际 使 用 过 程 中 , 由 于 井 下 环 境 , 如 结 盐 、结 垢 、 腐 蚀 等 因 素 的 影 响 , 封 隔 器 如 果 在 井 下 工 作时 间 太 长 , 或 者 因 人 为 的 设 计 失 误 和 操 作 不 当 , 往往 会 工 作 失 灵 , 甚 至 卡 滞 在 井 筒 内 。 在 需 要 打 捞时 , 封 隔 器 不 能 顺 利 取 出 , 其 结 果 是 不 得 不 动 用 专用 设 备 进 行 打 捞 ; 如 果 打 捞 不 成 , 就 有 可 能 造 成 油井 报 废 , 带 来 较 大 的 经 济 损 失 。 因 此 , 国 外 一 直 都在 致 力 于 解 决 这 个 问 题 , 期 望 研 制 出 一 种 容 易 解 封或 在 解 封 不 了 的 情 况 下 可 用 钻 铣 工 具 将 其 钻 铣 掉 的可 取 式 封 隔 器 , 或 者 研 制 出 一 种 完 全 由 可 钻 材 料 制造 的 永 久 式 封 隔 器 , 在 需 要 取 出 时 只 需 要 将 其 钻 铣掉 即 可 。 国 外 在 可 钻 封 隔 器 结 构 设 计 方 面 , 从 现 有的 资 料 来 看 , 没 有 较 大 的 改 变 , 只 是 围 绕 如 何 提 高可 钻 速 度 , 减 少 可 钻 部 件 这 一 目 的 稍 作 变 化 。 通 常的 做 法 是 在 封 隔 器 上 卡 瓦 的 上 方 设 置 一 个 容 易 拔 断或 震 断 的 脆 弱 机 构 [ 1 ]。 打 捞 时 , 先 用 震 击 器 将 脆弱 机 构 震 断 取 出 , 然 后 用 钻 铣 工 具 钻 铣 上 卡 瓦 和 上锥 体 , 即 可 将 封 隔 器 解 封 , 从 而 能 轻 易 地 将 剩 余 部件 从 井 筒 中 打 捞 出 来 。 因 此 , 笔 者 将 着 重 论 述 国 外可 钻 封 隔 器 在 可 钻 材 料 方 面 的 选 用 情 况 。国 外 可 钻 材 料 的 选 用 情 况11可 钻 材 料 的 选 用 经 历纵 观 国 外 的 发 展 情 况 , 在 可 钻 材 料 的 选 择 上 大致 经 历 了 2个 阶 段 , 即 从 金 属 材 料 过 渡 到 非 金 属材 料 。国 外 在 20世 纪 80年 代 末 以 前 封 隔 器 使 用 的 可钻 材 料 基 本 上 是 金 属 材 料 , 普 遍 采 用 铸 铁 、 黄 铜 和铝 [ 2, 3 ]。 例 如 , 美 国 哈 里 伯 顿 公 司 ( 生 产 的 一 种 可 钻 封 隔 器 的 中 心 管 、 锁 环套 、 上 下 卡 瓦 及 上 下 锥 体 都 是 由 铸 铁 制 造 的 , 其 他部 件 则 由 铝 、 黄 铜 和 橡 胶 材 料 生 产 。 由 金 属 可 钻 材料 生 产 的 封 隔 器 可 采 用 普 通 钻 头 或 铣 刀 进 行 钻 铣 。但 是 这 类 封 隔 器 一 般 用 在 较 高 温 度 和 压 力 条 件 下 ,其 设 计 耐 压 约 为 6819 耐 温 约 为 218 ℃ 。 由于 世 界 上 大 多 数 油 井 的 压 力 和 温 度 都 低 于 上 述 值 ,因 此 在 很 多 情 况 下 没 有 必 要 使 用 金 属 材 料 制 造 可 钻封 隔 器 。 此 外 , 不 用 金 属 材 料 还 可 以 避 免 钻 铣 时 常出 现 的 “ 钻 头 轨 迹 (B ” 现 象 发 生 [ 4 ]。所 谓 钻 头 轨 迹 , 即 钻 头 在 钻 封 隔 器 的 可 钻 部 件 时 ,钻 头 总 是 处 在 某 一 轨 迹 上 磨 来 磨 去 , 不 再 吃 进 。 解决 这 种 现 象 的 做 法 通 常 是 上 提 钻 头 , 使 其 离 开 被 钻面 , 然 后 快 速 接 触 封 隔 器 , 同 时 施 加 钻 压 , 以 便 破坏 原 有 的 钻 头 轨 迹 , 重 新 建 立 钻 头 进 尺 。 不 过 , 上述 方 法 有 时 并 不 一 定 有 效 。进 入 20世 纪 90年 代 后 , 特 别 是 近 年 来 , 国 外发 展 了 利 用 非 金 属 材 料 制 造 可 钻 封 隔 器 的 技 术 。 非金 属 材 料 与 金 属 材 料 相 比 , 具 有 耐 腐 蚀 、 强 度 高 、质 量 轻 、 易 钻 铣 等 优 点 , 而 且 还 可 使 用 聚 晶 金 刚 石复 合 片 ( 钻 头 钻 铣 。21非 金 属 可 钻 材 料 的 选 用国 外 采 用 的 非 金 属 可 钻 材 料 归 纳 起 来 大 致 分 为—76—2007年   第 35卷   第 6期石   油   机   械          2类 : 一 类 是 合 成 树 脂 , 另 一 类 是 玻 璃 纤 维 。(1) 合 成 树 脂   有 一 种 合 成 树 脂 材 料 是 酚 醛树 脂 , 具 体 名 称 为 美 国 明 尼 苏 达 州 的 生 产 的 056J[ 4 ] , 其 抗 拉 强 度 为 124 压 强 度 为 276 可 用 来 制 造 封 隔 器 的 中 心管 、 锁 环 套 、 上 下 锥 体 以 及 上 下 卡 瓦 。 试 验 表 明 ,用 该 材 料 制 造 的 封 隔 器 在 5816 件 下 使 用未 损 坏 , 工 作 性 能 良 好 。 另 一 种 是 尼 龙 (聚 酰胺 ) [ 5 ]。 它 的 弹 性 模 量 特 别 高 , 热 挠 曲 温 度 约 为204 ℃ 。 这 种 合 成 树 脂 一 般 为 注 模 或 压 模 热 塑 塑料 , 或 者 热 固 性 合 成 树 脂 。 它 们 的 最 大 抗 拉 强 度 大约 为 20617 耐 温 14819 ℃ 以 上 。 一 种 由 美 国西 方 公 司 (W 生 产 的 封 隔 器 中 ,其 锥 体 、 支 撑 环 、 锁 环 套 等 部 件 都 用 这 种 材 料 制造 , 在 钻 铣 时 更 容 易 被 钻 掉 , 而 且 损 坏 钻 头 的 可 能性 很 小 。(2) 玻 璃 纤 维   美 国 生 产 测 井 服 务 公 司( 有 一 种 皮 碗 式 封隔 器 几 乎 完 全 由 玻 璃 纤 维 制 造 而 不 含 任 何 金 属 材料 , 封 隔 器 中 唯 一 的 金 属 是 用 于 加 固 胶 筒 的 钢丝 [ 6 ]。 选 用 玻 璃 纤 维 作 为 可 钻 材 料 的 原 因 主 要 为 :① 玻 璃 纤 维 强 度 高 , 柔 软 , 易 钻 ; ② 它 与 普 通 金 属合 金 相 比 更 耐 腐 蚀 , 而 且 可 防 止 硫 化 铁 沉 积 , 使 用寿 命 长 ; ③ 玻 璃 纤 维 产 品 在 油 田 应 用 多 年 , 使 用 效果 都 很 好 ; ④ 目 前 的 玻 璃 纤 维 制 品 生 产 技 术 已 足 够满 足 生 产 玻 璃 纤 维 封 隔 器 的 要 求 。另 外 , 美 国 哈 里 伯 顿 公 司 生 产 的 一 种 封 隔 器 完全 用 非 金 属 材 料 制 造 [ 7 ] , 选 用 的 材 料 包 括 环 氧 树脂 、 编 织 玻 璃 布 、 酚 醛 树 脂 、 陶 瓷 和 黄 铜 。 其 额 定压 差 为 34145 坐 封 后 能 承 受 的 最 大 压 力 为 89该 封 隔 器 可 用 电 缆 或 油 管 坐 封 。 它 有 一 个 单向 提 升 阀 可 防 止 封 隔 器 下 方 的 水 泥 回 流 , 但 是 不 影响 来 自 封 隔 器 上 方 的 液 流 。 这 种 封 隔 器 可 用 普 通 三牙 轮 钻 头 或 磨 铣 钻 头 钻 掉 。 在 模 拟 测 试 过 程 中 , 该封 隔 器 的 钻 碎 时 间 为 12 m 在 首 次 现 场 应 用 中 ,钻 碎 时 间 用 了 37 m 而 对 于 普 通 封 隔 器 来 说 , 最快 的 钻 碎 时 间 都 要 115 h。结       论从 目 前 国 外 可 钻 封 隔 器 的 发 展 方 向 来 看 , 主 要是 在 可 钻 材 料 上 研 究 较 多 , 在 结 构 上 未 作 较 大 的 变化 。 可 钻 材 料 最 初 采 用 以 铸 铁 为 主 的 金 属 材 料 , 发展 到 以 合 成 树 脂 和 玻 璃 纤 维 为 主 的 非 金 属 材 料 。 采用 非 金 属 材 料 增 加 了 可 钻 部 件 的 抗 拉 强 度 和 抗 压 强度 , 提 高 了 可 钻 性 和 耐 蚀 性 , 延 长 了 封 隔 器 的 使 用寿 命 , 节 省 了 钻 铣 和 打 捞 时 间 。我 国 现 在 也 已 开 展 了 可 钻 封 隔 器 的 研 究 , 建 议在 可 钻 材 料 的 选 择 上 从 一 开 始 就 选 用 非 金 属 材 料 ,顺 应 国 外 的 发 展 趋 势 。参   考   文   献1  W 784, 2262  s 88963  834, 1844  54, 466 08, 2026  994: 51第 一 作 者 简 介 : 刘 武 斌 , 高 级 工 程 师 , 生 于 1968年 ,在 长 江 大 学 石 油 工 程 学 院 攻 读 硕 士 学 位 , 主 要 从 事 油 气 田开 采 工 艺 技 术 研 究 工 作 。 地 址 : (433123) 湖 北 省 潜 江 市 向阳 。 电 话 : (0728) 6575251。 E - 631 稿 日 期 : 2007 - 04 - 12(本 文 编 辑   赵 连 禄 )! 信 息 广 角 #低 成 本 有 杆 抽 油 系 统美 国 新 近 开 发 成 功 一 种 只 需 很 少 维 护 成 本 的 有 杆 抽 油 系 统 。 它 是 一 种 简 单 的 装 置 用 1辆 载 重 汽 车 就 可将 其 拖 运 至 井 场 。 采 用 它 可 由 230 每 天 抽 汲 102 或 由 1 524 每 天 抽 汲 614 液 , 其 最 大 光 杆 举 升 载 荷可 达 31138 其 可 调 的 1183 , 可 在 低 速 下 比 常 规 机 有 更 高 的 排 量 生 产 。 该 有 杆 抽 油 系 统 推 荐 采 用 «16 。该 机 具 有 可 加 速 和 减 速 功 能 , 并 可 自 动 控 制 泵 的 抽 空 。 其 液 缸 密 封 适 用 于 野 外 的 工 作 环 境 , 采 用 480 相 电 动 机 或220 /480 相 电 动 机 驱 动 。 冯 耀 忠 译 自 2006, (4) : 132—86—             石   油   机   械 2007年   第 35卷   第 6期
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