可捞式油管堵塞器的研制
活动式油管内捞油进管线技术研究
活动式油管内捞油进管线技术研究X孙桐建(第七采油厂工程技术大队,黑龙江大庆 163517) 摘 要:本文针对我厂部分完井时采用双级箍固井或套管有变径的低产井,采用油管内提捞进罐车方式生产,不但增加罐车拉运成本,而且无法充分利用地面基建管线,造成资源浪费,因此开展活动式油管内捞油进管线技术研究,首先从工艺技术上分析活动式油管内捞油进管线技术,然后从经济效益的角度进行评价,得出活动式油管内捞油进干线技术可以应用在变径井捞油上,不仅降低成本,减少工人劳动强度,而且避免污染,保护环境,为油田生产提供有力技术支持。
关键词:活动式;油管;捞油;进干线 中图分类号:T E 355.3 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)02—0037—02 随着外围油田的不断开发,如果按照常规开采方式开采,操作成本高,经济效益差,从而使得这些油田难以实现经济有效动用。
而提捞采油相对于其他采油方式来说,操作成本低,经济效益好。
因而,提捞采油技术最近几年发展,已逐渐发展成低产井经济有效开采的主要开采方式之一,2010年,我厂针对油井完井方式、套管变形对目前捞油技术的限制,进行了油管内提捞技术研究,实现了变径井的提捞方式开采,但目前提捞设备无法实现提捞进管线,采出液仍然采用罐车拉运方式,没有充分利用地面管线,为此,研究活动式油管内捞油进管线技术,探索活动式油管内捞油进管线技术的可行性。
1 结构组成及工作原理1.1 结构组成提捞作业时,提捞设备通过采用全密封多层全复合钢丝绳与简易井口装置,保证提捞进管线过程中的井口动态承压密封,将捞出液直接输入管线。
具体结构,见图1。
图1 活动式油管内捞油进管线设备示意图捞油滚筒;悬臂和排绳器;3滑轮和定位仪;全密封多层全复合钢丝绳;5液压管线;6简易井口;井口悬挂装置;8-回油管线;9-套管头;10-捞油车底盘1.2 工作原理针对目前捞油方式存在的问题,我们拟采用以下方式进行抽油。
石油管道内封堵设备设计及研究
90管道作为石油、天然气运输的重要途径之一，现在已经成为现代工业和国民经济的命脉。
长时间的运输工作导致管道损伤、泄露问题不可避免，为了更高效的完成管道的维修抢修工作，提出一种可以在管道内部进行封堵、换管的设备设计方法与研究，并对该方法进行了仿真分析。
1 石油管道封堵技术现状1927年美国FURMANITE公司成立，主要从事管道封堵器（传统的开口封堵）的研发、销售和维修，是第一家成功带压封堵管道的公司。
随着管道运营商碰到的新问题不断出现，特别是海底管道封堵和大口径管道封堵的迫切需求，美国TD Williamson公司、挪威Oil-States HydroTech公司、英国Stats Group公司、意大利Saipem公司、和墨西哥的MEXSSU International公司等都相继开发了管道内封堵技术，以弥补传统开口封堵的技术缺陷。
我国管道内封堵器的研究起步较晚，近年来，国内许多高校和研究院所在内封堵器的原理及相关理论分析方面做了大量研究，但现阶段大多仍处于实验室原理样机阶段，如中国石油大学张仕民、赵宏林等教授对管道内封堵器本体结构方面做了大量工作，哈尔滨工程大学的王茁教授在海底管道通信方面做出了一些研究成果，中北大学闫宏伟副教授在管道内封堵机器人运动特性及仿真分析方面做了一些研究。
2 石油管道内封堵设备设计及研究2.1 整体结构设计石油管道内封堵设备共有三节，前后节为驱动节，主要实现借助流体介质在管道内向前运动，与地面进行通讯，向功能节提供电源。
中间节为功能节，借助内腔的液压系统和电控系统，实现刹车与密封功能。
总体结构设计中需要考虑众多边界条件的综合影响，如流体速度、管内压力、通过性、内壁平整度等因素，使封堵器在复杂管道工作环境中具有较好的冗余性。
整体结构见图1。
智能封堵器比传统对管道开孔式的封堵器在结构上和功能上有更大的优势，它体积小、重量轻、自动化程度高、灵活性好。
智能封堵器的整体结构采用了模块化设计，整机结构通常是由“监测追踪控制模块—锚定封堵模块—锚定封堵石油管道内封堵设备设计及研究王紫涵1 曲杰2 赵可天2 王天一3 刘宏伟1 1. 国机传感科技有限公司 辽宁 沈阳 1100432. 中海油（天津）管道工程技术有限公司 天津 3004503. 沈阳仪表科学研究院有限公司 辽宁 沈阳 110043摘要：长输石油管道作为石油运输的重要途径，经过长时间使用导致管道泄露的问题不可避免，由于管道的埋地位置不同，维修及抢修作业难度增加。
新型开关式管式泵堵塞器的研制
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｐｌｕｇ ｓｕｃｈ ａｓ ｃｏｍｐｌｅｘ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｌｏｗ ｐｌｕｇｇｉｎｇ ｒｅｌｉａ⁃
０㊀ 引㊀ 言
井进行修井作业， 但这种技术在实施过程中可能会 事故的发生， 大多数油田在修井作业时先将抽油杆 目前， 各大油田普遍采用不压井修井技术对油 因地层压力过高而引发井涌或井喷事故㊂ 为了避免 柱提出油井， 再向油管中投放堵塞器， 将油管内部 空间与油层隔开； 当修井作业完成后， 进行采油作
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｎｏｖｅｌ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｔｕｂｉｎｇ Ｐｕｍｐ Ｐｌｕｇ
（ １������ Ｎｏ������ １ Ｏｉｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｐｌａｎｔ， ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａ Ｃｈａｎｇｑｉｎｇ Ｏｉｌｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｐａｎｙ； ２������ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓａｖｉｎｇ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｏｆ
台， 方便中心管的运动定位㊂ 中心管为实现油管与 油层间的隔断与连通的执行机构， 其上端空套有轨 道套筒， 并通过卡环定位， 使二者仅在管柱方向上 保持同步运动； 其下端设计有 ４ 组环形密封槽， 并 安装有密封圈， 保证了密封的可靠性㊂ 轨道套筒外 短轨道依次排开， 位于导轨套筒的下端， 换位导向 轨道位于轨道套筒的上端， 与长㊁ 短轨道形成了一 个封闭区间； 其与轨道销配合， 可实现长㊁ 短轨道 间的切换㊂ 轨道套筒实物如图 ２ 所示㊂ 壁设计有长轨道㊁ 短轨道和换位导向轨道 ［５］ ， 长㊁
ｂｉｌｉｔｙ， ａ ｎｏｖｅｌ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｔｕｂｉｎｇ ｐｕｍｐ ｐｌｕｇ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ������ Ｔｈｅ ｐｌｕｇ ｃｏｕｌｄ ｂｕｉｌｄ ａｎ ｏｉｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃｈａｎｎｅｌ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｉｔｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｈａｎｎｅｌ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ａｎ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｒｅｖｅｒｓｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｕｂｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ������ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ｐｒｏｖｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｌｕｇ ｃａｎ ｍｅｅｔ ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｏｐｅｎ⁃ ｗｉｔｈｏｕｔ ｗｅｌｌ ｃｏｎｔｒｏｌ������ ｉｎｇ， ｃｌｏｓｉｎｇ ａｎｄ ｓｅａｌｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｙ������ Ｓｉｔｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ， ｔｈｅ ｎｏｖｅｌ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｔｕｂｉｎｇ ｐｕｍｐ ｐｌｕｇ ｃｏｕｌｄ ｂｅ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｐｌｕｇ； ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ； ｔｕｂｉｎｇ ｐｕｍｐ； ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｒｅｖｅｒｓｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｅａｓｉｌｙ ｉｎｓｔａｌｌｅｄ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｅｄ ｔｏ ｇｅｎｅｒａｔｅ ａ ｇｏｏｄ ｐｌｕｇｇｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｗｏｒｋｏｖｅｒ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ
JDY455可取式多用途丢手封隔器的研制
摘要： 为了解决防污染封隔器密封不严和解卡打捞困难等问题， 研制了 ＪＤＹ４５５ 可取式多用
途丢手封隔器。 该封隔器采用液压双级坐封工具坐封、 双向卡瓦锚定、 上提油管解封， 密封、 锚
定安全可靠， 内、 外中心管采取脱节式设计， 解卡力小； 一封多用， 不仅可代替桥塞进行卡堵水
作业， 还可用于天然气井生产、 气举、 注水和封层等多种增产措施。 试验和应用结果表明， 封隔
２０１５ 年 第 ４３ 卷 第 １０ 期
石 油 机 械
ＣＨＩＮＡ ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ
— ９３ —
◀油气田开发工程▶
ＪＤＹ４５５ 可取式多用途丢手封隔器的研制
∗
王玲玲 肖国华 陈 雷 黄晓蒙 张建忠
（ 中国石油冀东油田分公司钻采工艺研究院）
污染尾管悬挂、 分采分注、 防砂酸化、 气举及封层
作业， 还可用于天然气井生产、 气举、 举升防砂、
等工艺措施， 常用的封隔器功能单一， 不能满足油
防污染尾管悬挂、 分层采油、 注水和封层等多种增
水井多种工艺需求， 随着井深增加， 封隔器的安全
产措施中， 拓展了封隔器的应用领域。
∗ 基金项目： 冀东油田重大重点科技项目 “ 已开发油田生产过程中油层保护技术研究” （２０１４Ｂ０３） 。
研制了 ＪＤＹ４５５ 可取式多用途丢手封隔器。 该封隔
器采用 液 压 双 级 坐 封 工 具 坐 封， 工 作 压 差 达 ３５
ＭＰａ， 工作 温 度 １５０ ℃ ， 密 封、 锚 定 安 全 可 靠；
空； Ｙ２２１ 型封隔器常将油管拉出裂缝； 静压封隔
内、 外中心管采取脱节式设计， 封隔器解卡力小；
ｔｗｏ⁃ｓｔａｇｅ ｓｅｔｔｉｎｇ ｔｏｏｌ， ｈａｓ ａ ｔｗｏ⁃ｗａｙ ｓｌｉｐ ａｎｃｈｏｒ ａｎｄ ｉｓ ｒｅｌｅａｓｅｄ ｂｙ ｐｕｌｌｉｎｇ ｔｈｅ ｔｕｂｉｎｇ， ｈａｖｉｎｇ ａ ｓａｆｅ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ
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可捞式油管堵塞器的研制
摘 要：油水井在常规起油管作业过程中，现有的不压井作业设
备没有实现油管内堵前，也无法实现不压井和带压作业。在下射孔
管柱、压裂管柱、有间喷能力生产管柱预先下入固定式油管堵塞器，
可以实现有效封堵油管的目的，降低了井下作业压井施工的生产成
本，提高了作业时效，保护了环境和员工健康，消除了井控安全风
险。
关键词：不压井作业 可捞式 堵塞器 研制 应用
一、引言
由于特殊的储层和流体性质，文南油田部分油水井在常规起油管
作业过程中，由于高油气比和井内压力高，时常出现溢流和井涌现
象，为了避免了井控安全和环保污染事故的发生，通常采用不压井
作业设备，但是，不压井作业设备在没有实现油管内堵的情况下，
也无法实现不压井和带压作业。以前，较为通用的做法是，在下部
油管末端安装固定凡尔球座，使起下管柱的时候，油管内就不会有
油水冒出，套管可以座防喷器并接放喷管线来控制。这样的话，也
起到了不压井作业的效果，但是，有个很大问题的局限就是：不能
使用在完井管柱或者需要过油管内测的作业工序中，特别是下入射
孔管柱、压裂管柱的管柱时，在管柱末端预先下入的固定凡尔球座
会造成完井无法正常投产、射孔压裂工序无法继续进行等难题。解
决这个难题，提出了在下射孔管柱、压裂管柱、有间喷能力生产管
柱预先下入固定式油管堵塞器，实现封堵油管的目的，并开展了该
项课题研究。
二、固定式油管堵塞器的研制
1.课题的提出
随着社会的发展，人们对安全、环境和资源的认识逐步提高，然
而在油田开发过程中经常出现因井喷造成井控安全风险急剧、环境
污染、油气资源浪费；因压井作业造成的地层污染、造成作业成本
增加；为了把安全生产作为实现可持续发展的“生命线”，树立“以
人为本、安全第一、持续改进”的安全健康理念；把管理创新、节
能基础扎实、耗能结构优化、资源利用综合效率高、环境污染少做
为企业发展的理念。依托科技进步解决井下作业过程中封堵油管防
止井喷的问题。
2.研究思路
针对目前井下作业不压井工艺中存在的油管堵塞难的问题，结合
国内外滑块式油管堵塞器、凡尔式油管堵塞器、提放式油管堵塞器
的工作原理，克服现有油管堵塞技术中内封堵工具不能自主掌握封
堵位置，必须依靠起下完管柱，才能实现堵塞器的安装或拆卸的难
题。同时，避免因受管柱内壁结蜡、结垢造成的内通径变细或不规
则的制约，投堵成功率低。确保堵塞器“下得去、起得出、封得住、
卡得牢”，确保投堵后井控安全和投捞过程中施工安全的研究思路
开展工作。
3.解决的问题
解决油田开发过程中在井下作业时起下高压注水管柱、油管输送
射孔管柱、酸化施工管柱、压裂管柱溢流防喷问题。
4.工具结构
固定式油管堵塞器用于井下不压井作业，起下油管时堵塞油管通
道，主要有：外工作筒、打捞接头、轴销、支撑体、弹簧、o型圈、
活塞、引鞋、密封短节、滑环组成，如图1。
5.技术创新点
利用外工作筒较好的解决了堵塞器投堵后，在油管内因没有支撑
点而造成的堵塞器滑脱问题；因内堵塞器直径小，便于下行通过，
解决了因油管内壁结蜡、结垢造成的投堵后堵塞器中途遇阻现象；
支撑卡簧是对称安装在支撑体内，在打捞头的作用下实现收缩与支
撑，所以封堵与解封灵活；由于采取的是内工作筒与外工作筒间隙
配合密封，所以密封效果好。
6.工作原理与使用方法
工作原理：将外工作筒安装在管柱的设计位置，依靠内工作筒与
外工作筒之间的间隙配合实现密封。外工作筒内设计有台阶，支撑
体卡在台阶处防止受地层压力推动后内工作筒上行；内工作筒下端
设计为椎体，防止内工作筒在液柱压力作用下下行。打捞时，利用
钢丝携带卡瓦对接器下到油管内堵塞器位置，卡瓦对接器卡住堵塞
器内工作筒上部的打捞头，上提钢丝迫使支撑体回收，将内堵塞器
从外工作筒内起出。
使用方法：①有溢流井。下油管时将堵塞器装入第一根油管内，
并坐封好，随油管一起下入井内到设计深度，完成生产管柱后，在
采油树上连接防喷盒和钢丝密封盒，用钢丝将打捞接头和安全接头
一起下入井底，把堵塞器打捞取出来即可投入生产。②若是预防溢
流。下油管时将堵塞器外工作筒安装在设计位置，随油管一起下入
井内（油管输送射孔管柱、酸化管柱、注水管柱、压裂管柱）到设
计深度，完成工序内容后，发现井内有溢流时，为了减少压井工序、
同时减少压井液对地层产生的污染，又要防止井喷，就需要对油管
进行堵塞。把内堵塞工具从井口投人到油管内，连接压井管线，启
动水泥泵车，利用比例为3‰的活性水配合，将油管内堵塞器正输
送到堵塞器外工作内，实现封堵作业。
若是施工后井内没有溢流，就不需要向井内投入内堵塞器。
三、现场应用
w33-425井于2012年11月2日带压作业队上修换封，溢流量10
方/小时，有间喷现象，不能正常进行作业施工，利用油管堵塞器
对油管进行封堵，用水泥泵车将内堵塞器输送到井内，30分钟后堵
塞器降落到2791米，封隔器上部外堵塞器工作筒位置，对油管封
堵成功。卸开井口，安装不压井装置，采取一边套管放喷进污水池、
一边起封隔器作业，将封隔器起出井筒。
通过6口井的现场应用钢丝绳投送油管堵塞器具有要“封得住、
卡得牢、取得出”的效果，确保了作业井控安全，不污染环境，降
低了井下作业压井施工的生产成本，防喷效果好。
四、经济和社会效益
实施6井次，按单井减少压井费25510计算，节约压井费用153060
元。目前已在15口井上应用，成功率100%，防喷性能良好，减少
了压井作业工序、降低了生产成本、提高了作业时效，避免了井喷
产生的污染，保护了环境和员工身体健康，消除了井控安全风险，
取得了一定的经济效益和社会效益。
五、结论与建议
1.通过现场实践，可捞式油管堵塞器具有“封得住、卡得牢、取
得出”的可靠的性能，并取得了良好的效益。
2.根据管柱内径大小研制和配套相应的可捞式油管堵塞器，形成
工具系列，可以更好的满足井下作业和井控安全需要。
3.油管堵塞器结构简单、操作方便、堵塞效果好、防喷性能好、
在油田开发过程中具有广阔的推广应用前景。
作者简介：司留洋，男，井下作业监督，1972年出生，1997年
参加工作，长期从事井下作业和监督工作。