可换式强磁一把抓的设计与试验

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  摘 要: 针对常规一把抓工具也存在如下问题:一是常规一把抓为一次性打捞工具,耗费材料费用。一般该工具长度为1.0m,前端抓齿为0.3m,无论打捞成功还是失败,均无法再次使用。二是打捞工艺现场操作难度大。一把抓打捞时要适当加压,旋转管柱,最后在顿放实现打捞,整个打捞工艺复杂,现场操作难。三是起管时要求控制速度,严禁顿砸操作。2017年设计与加工可换式强磁一把抓试验3口井,取得了较好的试验效果,打捞成功率100%,打捞效果好,该工具抓钩较普通一把抓的抓齿长,打捞范围广、效果佳,同时强磁可吸附小件落物,提高打捞成功率。可适用在直井、大斜度井、水平井、小套管侧钻井中使用,使得油井小件落物打捞更加方便经济,且该工具设计可重复性,只要更換打捞抓齿,磁力打捞部分和打捞筒均可重复使用,目前该工具已经应用到长庆、冷家等作业队伍现场,下一步准备替代常规一把抓工具,进行规模应用。
  关键词: 可换式、强磁、一把抓
  【中图分类号】 TM72 【文献标识码】 A【文章编号】 2236-1879(2018)12-0183-01
  一、前言
  在油、水井作业维护过程中,由于操作失误造成井口小件落物掉入井内以及井下封隔器卡瓦、钢圈以及测试工具等留在井内的情况,一定程度上制约了油、水井措施的实施,影响油、水井的生产。在常规的打捞工具中,一把抓因其结构简单使用较多,随着井下落物的复杂化程度,常规一把抓工具也存在如下问题:一是常规一把抓为一次性打捞工具,耗费材料费用。一般该工具长度为1.0m,前端抓齿为0.3m,无论打捞成功还是失败,均无法再次使用。二是打捞工艺现场操作难度大。一把抓打捞时要适当加压,旋转管柱,最后在顿放实现打捞,整个打捞工艺复杂,现场操作难。三是起管时要求控制速度,严禁顿砸操作。现场遇到管柱丝扣紧固时,无法实现大锤砸击,一旦砸击很容易使得捞住的落物二次脱落。因此我们设计一种一把抓和强磁打捞组合的一体打捞工具,有效地解决了上述问题。
  二、主要研究内容
  结合作业生产实际,研制设计一种磁性一把抓打捞装置,主要由抓钩和筒体、上接头、磁块四部分组成。
  该设计的攻关点:一是可拆式抓钩设计。主要包括抓钩的长度、直径、齿形及连接方式选择,提高打捞成功率,改变一把抓装置只能进行一次打捞的现状;二是磁块大小、固定方式、强度的设计;三是工具的整体强度校核。合理选用材料,保证其井下打捞使用的安全性。
  2.1可换式一把抓齿的研制。
  针对常规一把抓齿为一次性技术瓶颈,且本体选材与打捞筒的本体是同一材料这个弊端,这样的工具在使用中为一次性打捞,且强度和齿形受同一管体限制较多。针对上述问题,设计的可换式抓齿。
  多个抓钩,多个所述抓钩靠近上端的外壁设置有外螺纹,多个所述抓钩通过螺纹连接的方式可拆卸连接地连接在所述螺纹孔中;多个所述抓钩能在所述筒体旋转时发生弯折形成螺旋状并延伸进入所述容置空间的下端开口。
  其中这里的抓齿为可更换设计,可以根据套管尺寸和落物状态自行设计,并且该项设计充分考虑了抓齿的材料强度特点,重点是弯曲性能,这样设计不同于管体材料的限制,这样实现了工具的功能性,又保证了工具的使用安全。
  2.2 强磁打捞筒的研制。
  该工具的特殊设计中,还包含了本申请实施方式的打捞装置,通过在筒体的容置空间内壁上设置环形凹槽,并在环形凹槽中沿径向由内至外依次嵌设磁环和隔磁环,其中磁环可以用于吸附诸如铅体、扳手、钳牙、螺栓、螺母、钢球以及凡尔座等可被磁化的落鱼,隔磁环可以用于将磁环产生的磁场与位于筒体外的、由金属材质制成的套管隔开,从而可以将磁环产生的磁场较佳地限定在筒体的容置空间中,提高磁环对可被磁化的落鱼的吸附力,从而可被磁化的落鱼能够被稳定地收容在筒体的容置空间中。
  此外,通过在筒体的下端设置多个抓钩,打捞时将本申请实施方式的打捞装置连接在管柱上下至井底后,胶皮等不可被磁化的落鱼被罩入筒体的容置空间中,通过旋转管柱带动筒体转动,在改变胶皮等落鱼在筒体的容置空间中的形状的同时,依靠管柱的重力以及本申请实施方式的打捞装置自身重力可以将抓钩压弯变形,配合旋转作用,使得多个抓钩形成螺旋状并延伸进入容置空间的下端开口,从而对已经进入筒体的容置空间中的落鱼(铅体、扳手、钳牙、螺栓、螺母、钢球以及凡尔座等可被磁化的落鱼,以及胶皮等不可被磁化的落鱼)形成阻挡,防止已被捕获的落鱼在本申请实施方式的打捞装置上提过程中脱落。
  三、现场应用及应用效果
  该项目于2017年10月~2017年12月,在作业三大队302队进行了试验,井号为锦2-丙6-7井、锦8-25-351井和千12-69-455井,试验应用3口井,取得了较好的效果。该工具抓钩较普通一把抓的抓齿长,打捞范围广、效果佳,同时强磁可吸附小件落物,提高打捞成功率,并且打捞操作简单,利于现场施工。可适用在直井、大斜度井、水平井、小套管侧钻井中使用,使得油井小件落物打捞更加方便经济,且该工具设计可重复性,只要更换打捞抓齿,磁力打捞部分和打捞筒均可重复使用。
  可换式强磁一把抓的设计与试验,现场应用打捞成功率100%,创效38.9万元,目前该工具已经授权专利,下一步准备进入常规工具系列,2018年准备推广到长庆和冷家等作业队伍现场应用,替代目前常规一把抓工具。
  四、结论及建议
  (1)该技术大大提高了打捞成功率,减少二次落物发生机率。
  (2)通过设计与现场试验,整个工具结构设计合理,现场操作简单,试验3口井,打捞成功率100%。
  (3)本工具研究成果已在现场进行了试验与应用,基于打捞效果,下一步可以逐步替代常规一把抓,进行成果转化应用。
  (4)该工具可以提高大修打捞生产时效,更好的配套我厂大修打捞工艺技术,为更为复杂的水平井打捞提供了新的途径。
  参考文献
  [1] 万仁溥. 采油技术手册( 第五分册) 修井工具与技术[M]. 北京: 石油工业出版社,1989 年3 月.
  作者简介:孙立超(1987-),男,毕业于东北石油大学,工程师,现主要从事井下作业技术工作。
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