石油系统井下作业常见工具操作方法分析

张亭　石海兵　黄芳银

摘要：我国油田多数进入了高含水开发采集阶段，不仅增加了开采石油的难度，同时也给石油企业的快速发展带来了很大的压力。由于油田使用时间的不断延长以及油田勘探开采工作的不断深入，使得油田逐渐老化，油田的正常运行不断地出现问题，影响油田矿井采油的效率。本文主要对石油系统井下作业常见工具操作方法进行探讨。

关键词：开采石油;操作方法;井下工具;E型阀;RD和RDS阀;CHAMP封隔器

1石油系统井下作业

1.1井下作业的基本特征

在石油开采领域中，井下开采作业作为重要的石油开采工序，其相关工作也就十分重要。由于石油开采工作环境和技术的特殊性，使井下工作具有以下几个基本特征：首先，人员流动性大，这也导致其没有较强的专业技能，作业质量较低。其次，作业管理效率较低。石油井下作业工作量比较大，并且作业人员主要分布在井下各个区域，因此不能实现作业人员的集中管理。而且石油井下作业的工序十分复杂，环境更为复杂，一旦出现出发事故，也不能直接对以组为单位的作业人员内进行具体的追责，所以其作业管理水平较低。另外，由于井下工作会受到气候、作业工具等因素的影响，不能固定具体的作业时间，导致其工作质量受到严重影响。

1.2井下作业工具的设计原则

因为石油井下作业的工作复杂且难度技术较高，所以在对井下作业常见工具的设计过程中要遵守几点原则：首先，常见那工具必须具备较强的可靠性，能够在高风险的作业环境下，进行工作使用，要严格按照相关标准规定进行设计使用。其次，其要具备有较强的可维护性，使其在出现故障的情况下能够较为便利的进行检修。因此，在设计过程中，要提高工作的灵活程度。随着勘探的不断深入，井越来越深、温度压力越来越高，部分井的井深、地层压力、地层温度分别达到了8000m、140MPa和200℃，进入超深超高压超高温时代，原有的测试工具和配套已不能完全满足勘探评价工作的需求，必须对原有测试工具和管柱体系进行改进和优化，以提高测试工具和测试工艺的可靠性;通过对原有的测试工具进行改进形成了新的“四阀一封”、“五阀一封”测试工艺技术。该技术将有效的支撑超深超高压超高温井的测试技术，为三超井测试工艺提供了强有力的技术支持。因此为适应国内进行超高压压裂施工等工艺需要，针对51/2”套管就需要设计性能更加优越的小规格大通径耐高温高压的井下工具：比如4.133”E型差动循环阀、4.133”RD和RDS阀、51/2”CHAMP封隔器。（1）4.133寸E型差动循环阀的下接头上端内孔密封槽结构的设计，解决了现有技术中循环外筒或者下接头内部的密封槽较深，不便于拆装密封件的问题;将外筒循环孔和心轴循环孔的孔径加大，解决循环外筒和循环心轴上的循环孔无法完全对正，影响循环作业的问题;将该工具的通径增大到50mm，解决了该工具通径较小，影响管串排布的问题。（2）51/2”CHAMP封隔器通过优化水力锚卡瓦安装在水力锚本体上的分布结构，从而有效解决了整个管串排布问题的同时避免工具上蹿的问题;水力锚安装数量的增加，加之水力锚卡瓦带动合金齿外移后镶嵌于套管内壁上，从而使锚定力增大，即使封隔器座封后地层压力增高，上顶力增加，也可防止工具上蹿;（3）4.133寸RDS阀通过优化密封结构，提高密封效果，避免密封失效导致工具功能失效的弊端;该工具将常规的直孔传压优化为60°的斜孔结构，改变传压孔方向来改变液体进入的方向，从而减缓对芯轴表面的冲蚀;该工具将常规的单密封槽结构优化为双密封槽结构，并采用OTP（O型圈+特氟龙支撑+PEEK支撑）密封组合的方式，既能将耐压强度提高30%，又能隔离泥浆进入工具内狭小细缝内而影响芯轴下行，为芯轴下行后使球阀完全打开提供条件;将心轴外圆设计成螺纹，有利于增大密封空间，使得同样的流体进入减缓心轴下行速度，确保球阀正常关闭;该工具结构简单，密封效果好，增大工具孔径来改善通管串排布受限的弊端。

2石油井下作业“五阀一封”测试工艺常见工具操作方法

2.1E型差动循环阀

针对51/2”套管，4.133寸E型差动循环阀是一种投球后，管柱内加压操作可关闭循环孔的循环阀，长作为酸压作业中的替液阀使用;循环作业过程中循环孔始终处于开启状态，循环作业完成后，从井口将一只钢球投入油管内，用泵车以一定的排量和压力向油管内连续连续注入液体从而使循环孔关闭，球座释放使钢球通过通径自由下落，该工具在使用过程中，一旦循环孔关闭将无法再次打开。

2.2RD和RDS阀

针对51/2”套管，4.133寸RDS阀是一种用于套管井内靠环空压力操作的一次性全通径安全循环阀，通过环空加压使破裂盘破裂，环空压力进入破裂盘孔内推动心轴下行，关闭球阀，同时循环孔打开，从而形成循环通道;此工具主要用于在地层测试结束时封隔油气层并进行循环作业，同时该阀的球阀和测试阀的球阀之间圈闭一段地层流体样品。在井下作业中，该阀被关闭后将不能再次打开;做为安全阀，可以在测试期间的任一时刻操作该工具，以封堵测试管柱;将RDS阀的球阀部分卸去，换上一个下接头，此工具就变成一个单作用的RD阀。

2.351/2”CHAMP封隔器

51/2“”CHAMP封隔器是一种带有同心旁通的墙挂式可回收封隔器。当下入井中时，旁通保持打开状态直到卡瓦被控制卡瓦滑套的J型槽坐封。旁通通过一个平衡活塞来保持关闭，这个平衡活塞主要利用工作管柱的压力在上密封套上产生一个向下的力来防止旁通被抽吸打开。水力锚卡瓦锚定可以防止工具被抽吸到井外。旁通使所有吸入的液体在工具下端流动。在封隔器底部循环期间，这个设计特征可以防止传统旁通不小心打开。另外，当胶筒通过套管的干涉点时，如果胶筒不小心暂时密封，CHAMP封隔器旁边的循环不会被打断。

3做好油井系统井下作业常见工具的管理措施

3.1加强井下工作现场的人员相关技术培训

在井下作业过程中常常存在着工作人员不按规定操作工具，导致井下作业工具损坏的现象。井下作业工具一旦损坏就会影响工期，如果是小故障，工作人员可以自己解决，如果是大问题就必须等待专业的检修人员，但是对于偏远的工作地区，等待专业的工作人员来检修，是非常影响工作效率的，如果故障总出现，专业检修人员心理上也会反感。为了避免这些操作上不必要的麻烦，应加强井下工作人员的培训，提高他们的责任心和安全意识。

3.2加强井下作业工具的操作管理

培训过程中也要对工作人员普及井下作业工具的基本专业知识，使他们知道每个小零件的重要性，不要在工作过程中随便动每一个零部件，合理规范的操作设备，严格强调工人要按标准要求操作井下作业工具，尽量降低工具的故障率，确保井下作业安全顺利的进行。对于违规操作者进行相应的惩罚或警戒，对于井下作业现场管理既要考虑环境限制又要有严格的规章制度。

4结语

综上所述，随着石油企业的发展以及工业对石油的需求不断增加，有效的管理石油系统井下作业操作工具的操作方法，對于提高井下作业的安全性，降低作业难度是非常有用的一种对策，尤其是在采油难度越来越大，储油层石油越来越少的情况下，保障油井、矿井开采和采集的安全性是非常重要的。所以，要对操作方法熟练掌握，能够有效的提升石油资源开采的工作效率和石油质量，并且能够有效的保证其工作的安全性。

参考文献：

[1]肖磊.石油系统井下作业常见工具操作方法分析[J.山东工业技术，2020，03：58.

[2]冯靖尧.关于石油系统井下作业工具的研究[J].化学工程与装备，2019，（12）.