多用途井口法兰研发投用

时间:2020-08-18 15:13 来源:未知 作者: 隋迎章 苗一青
随着油田开发需要, 高温高压井口的使 用日趋普遍。我们 作业现场倒换井口 做法是施工前拆掉原有的普通低 压井口,装上高温高压井口,施 工后再换回普通低压井口。整个 倒换井口过程由于受井口锈蚀、 井口高度等因素影响,施工时间 长、劳动强度大,费时费力且存 在一定的安全隐患。对此,我们 研制一套各种井口通用的底法兰, 一经装上后永不拆卸,使该问题 在一定程度上得到了解决。 孤岛 采油厂老井很多,这部分井投产 时间长,套管丝扣锈蚀严重,底 法兰或套管短节很难拆卸。
 
目前 我厂作业队的底法兰拆卸方法是, 首先使用长油管推,对作业队来 讲,如果使用长油管推能卸开是 最理想的,也符合安全规定。使 用长油管推如果卸不开,往往使 用通井机大绳拉,把锈蚀的丝扣 拉开。若仍卸不开,只能在井口 动用气焊,同时使用通井机大绳 拉,加温丝扣,直到卸开为止, 整个过程费时费力,并且被卸开 的位置也不好确定,很容易将下 部套管卸松。倒换高温高压井口 法兰的难题。倒换高温高压井口 耗时长,根据孤岛采油厂作业大 队(西区)技术组统计,2015 年 大队注汽及高压施工倒换高温高 压井口达 422 井次。
 
我们对 2015 年 11~12 月大队倒换高温高压井 口耗时进行了统计,平均总耗时 为 234.5 分钟,其中用在拆装底 法兰的耗时占总耗时的 65.33%。 工作人员只要解决了拆装底 法兰的难题就会大幅缩短倒换井 口时间。 倒换高温高压井口底 法兰难度大。目前我厂作业队的 底法兰拆卸方法是,首先使用长 油管推,对作业队来讲,如果使 用长油管推能卸开是最理想的, 也符合安全规定。使用长油管推 如果卸不开,往往使用通井机大 绳拉,把锈蚀的丝扣拉开。若仍 卸不开,只能在井口动用气焊, 同时使用通井机大绳拉,加温丝 扣,直到卸开为止,整个过程费 时费力。
 
并且被卸开的位置也不好确定,很容易将下部套管卸 松。 频繁倒换高温高压井口底 法兰存在一定的安全隐患。作业 队伍目前在更换底法兰时,不仅 有较大的难度,同时也给作业施 工带来极大安全隐患,我厂大部 分油水井所用套管是普通套管, 扣型是 LCGS,这是一种长圆螺 纹,与油管螺纹牙型完全一样, 有一定上卸扣次数使用寿命。因 此环型钢板处的套管接箍和连接 底法兰的套管短节,其丝扣不应 频繁拆卸。
 
现阶段倒换方式的弊端
 
目 前, 我 们 在 倒 换 常 温 高 压施工井口时,为了减轻职工的 劳动强度及更换时间,常常采用 加装变径法兰的方法来完成。存 在的不足是变径底法兰的高度为 50cm,装上后大大增加了井口的 高度,使员工在超高状态下操作, 会增加一定的安全隐患。另外, 在热采注汽井由于受钢材热膨胀 的限制无法使用该方法。多用途 井口底法兰的研制。我们以原有 的 250、350、700 型井口的尺寸 为依据,设计加工一种既可以安 装普通低压 250 型井口,又可以 安装 350 型及以上井口的底法兰, 连接方式还是 12 条螺栓连接。
 
底 法兰外形尺寸的设计:根据 350 型井口底法兰的最大外径、方便 操作及安全考虑,我们把该工具 的最大外径设计为 φ 480mm; 底法兰沿 3,600 均布设计 2 圈螺 栓孔,每圈 12 个螺栓孔。内圈 直径为 φ 317.5mm、外圈为 φ 403.2mm;对于底法兰螺栓孔径, 考虑到要针对不同型号规格的螺 栓,我们统一设计成 φ 39mm; 底法兰与套管短节连接丝扣,根 据孤岛采油厂油水井实际情况设 计 φ139.7mm 及 φ177.8mm 两 种。 底 法 兰 厚 度 按 350 型 井 口 底 法 兰 厚 度 85mm。 钢 圈 及 钢圈槽尺寸的设计:钢圈槽的设 计,根据以前的调查分析我们确 定 为 单 圈, 尺 寸 按 250 型 钢 圈 槽设计为 φ220mm。为了满足 要求,借鉴异性钢圈原理,我们 设计一种可变径式钢圈,小圈为 φ220mm、大圈为 φ240mm。 这种钢圈运用后就可以对不同直 径的井口在不换底法兰的情况下 进行倒换。
 
工具材质的选取
 
研制该工具的重点是材质的 强度及耐高温性能,因此我们选 材时将现场中常用的几种不同的 材质,分别从几个方面进行分析 对比,通过综合评价,最终选择 使用 30CrMoA 为工具的原材料。 确定了工具的材质及尺寸后,我 们发现,选择的材料虽然很好, 但 是 要 在 其 3,600 平 面 上 加 工 两圈 24 条螺栓孔,强度能否达 到?根据设计尺寸:内螺栓孔的 圆心间距为 317.5mm,外螺栓孔 的 圆 心 间 距 为 403.2mm, 两 者 之间的圆心间距是 85.7mm。小组经过查阅机械设计手册经过计 算后充分论证,一致认为只要使 用 30CrMoA 钢为材料加工制作 的底法兰强度可靠。机械加工制 造。
 
根据设计思路和实施情况, 我们委托有资质的机械厂进行了 加工。样品加工完成后,经胜利 油田技术监督中心检验,尺寸、 压力、温度级别、材料级别等符 合《GBT 22513-2008 石 油 天 然气工业钻井和采油设备井口装 置和采油树》标准要求。工具加 工成型后,2016 年 5 月 12 日, 在 作 业 118 队 GDNB76X38 井 进行了试验,在装上我们的专用 工具后,倒换井口时间大大缩短, 并 且 试 压 35MPa, 稳 压 30min 压力不降,同时跟踪注气 12 天, 没有井口刺漏现象,试验取得了 成功。工具研制成功于 2016 年 5~12 月份在 28 口井推广使用, 使用过程中及后续跟踪都没发现 不良影响,试验效果良好。
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