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无扁方试井井下仪器拆装钳研制及应用

发布时间:2019-11-23 15:50所属平台:学报论文发表浏览:

摘要:试井是以渗流理论为基础,以各种试井设备、测试仪器仪表为手段,对油、气井动静态进行监测,通过获取的试井数据来解释和分析油气层各物性参数及油、气、水井生产能力的技术,为油气田的勘探开发提供可靠的依据。随着油气田勘探开发的不断深入,对试井

  摘要:试井是以渗流理论为基础,以各种试井设备、测试仪器仪表为手段,对油、气井动静态进行监测,通过获取的试井数据来解释和分析油气层各物性参数及油、气、水井生产能力的技术,为油气田的勘探开发提供可靠的依据。随着油气田勘探开发的不断深入,对试井施工技术的要求就需要不断提高,而现场拧卸仪器的工具又对仪器串的拆装起着至关重要的作用。

  针对现有的卡箍式扳手操作工序繁杂,夹持力过小,卡箍与仪器外壳打滑,费力又损伤仪器,不能满足现场施工需要,设计了一种无扁方试井井下仪器拆装钳的新型工具。本工具构思新颖,结构合理,受力状态稳定、强度高,加工制作容易,成本低,操作简便,在川渝油气田试井作业中发挥了重要作用。

  关键词:油气井;井下仪器;拆装钳

矿井

  在油气田勘探开发过程中,都要对油气井进行试井,通过使用各种测试仪器,对油气井的测试来研究储层和测试井的物理参数、生产能力以及储层之间连通关系,部分试井仪器,无法在较薄的不锈钢外壳上铣出扁方,需要使用圆形仪器拆卸工具进行安装拆卸。近年来,应用传统的卡箍式扳手进行无扁方仪器工具串各段的连接,使仪器工具串下入井内测试。但通过调研发现其结构简单、使用效果差,参考相关的研究成果,研制了针对无扁方井下仪器串的专用拧卸工具。

  1现有卡箍式扳手存在的问题

  目前常用的箍式扳手使用时将卡箍压紧手柄旋松,让卡箍自然回位,然后把卡箍套在需拧卸的仪器外壳丝扣连接部位,再用活动扳手拧动压紧手柄收缩卡箍夹紧仪器外壳,与活动扳手配合达到仪器外壳的卸扣或上扣目的,当完成一个仪器短接拧卸后,还要卸松卡箍压紧手柄才能从仪器上取出卡箍,或将卡箍扳手移至另一丝扣连接部位拧卸,操作工序繁杂,而卡箍内表光滑,操作人员旋压卡箍的力度难以掌握,夹持力过小卡箍与仪器外壳打滑,有时还要往卡箍内表塞进砂粒才能拧卸,夹持力过大外壳易变形,费力又损伤仪器,不能满足现场施工需要,直接影响油气田经济效益的提高。

  2无扁方试井井下仪器拆装钳研制

  2.1结构

  新型无扁方试井井下仪器拆装钳研制是针对试井井下仪器外壳不锈钢材质,表面光滑,无快速拧卸工具的情况,利用钳口径向收缩,钳齿与被拆装圆形仪器外表紧紧咬合的原理。研制一种由3个弧形体形成“O”形钳体结构,受力状态稳定、强度高,可以快速方便灵活的安装拧卸试井井下仪器壳体丝扣连接部位的三节式单头手动专用工具,降低劳动强度。

  结构包括:钳柄、第一弧形钳体、第二弧形钳体、锁紧弧形钳体、销轴、锁舌组成,三个销轴分别将钳柄与第一弧形钳体,第一弧形钳体与第二弧形钳体,第二弧形钳体与锁紧弧形钳体连接在一起,形成“O”形钳体。在锁紧弧形钳体的自由端外壁设置有倒三角形凹槽,并在钳柄前端设置与倒三角形凹槽相咬合锁舌,以增强钳口径向收缩力。钳柄制成有利握合的圆形结构,握持部位制作防滑滚花,与锁舌焊接一体。

  沿弧形钳体凹面横向均布排列的钳齿为梯形状,齿深1mm,齿顶宽0.15mm,齿底宽1.1mm,齿顶间距1.038mm,齿的斜边与中心线的夹角为45°,齿刃倾向钳柄一端,与仪器外壳咬合接触点多,受力均匀,抱紧力大。无扁方试井井下仪器拆装钳与活动扳手配合使用,也可以两把自由钳同时使用,用于试井井下测试施工。

  2.2工作原理

  (1)当仪器自由钳与12″活动扳手配合使用时,根据所要拧卸的仪器的外径,选择适当“O”型尺寸的拆装钳,钳柄沿逆时针方向稍加外力时,钳口便打开呈链状,钳柄尾部向内侧放置于操作台或平坦地面上,将仪器外壳丝扣连接处横向放置在第二弧形钳体的弧形凹面上,左手转动锁紧弧形钳体向仪器壳体贴紧,然后右手提起钳柄水平向外稍推将第一弧形钳体弧面贴紧仪器外壳,再沿顺时针方向施加外力,使钳柄以销轴为中心旋转一个角度,让锁舌与锁紧弧形钳体自由端外壁的倒三角形凹槽咬合,锁上钳口,左手握住钳头与仪器一起向仪器的内侧转动,将第一弧形钳体与第二弧形钳体相连接的关节部位、钳柄尾端两处着地,产生一个预紧力,这时仪器直接架空,不需要其他支撑物将仪器垫起。

  (2)手握12″活动扳手,把尾向内侧卡在公扣接头扁方上,施加在活动扳手把尾向下压的力,作用在钳柄尾端,通过杠杆原理在钳柄前端产生一个拨动锁紧钳体,并带动第一弧形钳体第二弧形钳体沿仪器外壳径向均匀收缩的力,当钳柄上的作用力达到某一定值,三个弧形钳体对仪器外壳所产生的单位压力等于其外壳的屈服极限时,径向力使自由钳齿刃与被拧卸仪器抱紧为一体,锁紧外壳,不发生打滑现象,当活动扳手把柄上作用力继续加大时,作用在钳柄上的外力,对被拧仪器产生一个力矩,当此力矩值大于仪器丝扣本身的拧卸力矩时,就会以外壳横截面中心为轴作旋转运动,卸松或拧紧外壳丝扣。

  (3)取下自由钳时左手向外转动仪器,右手上提钳柄外推钳体,将钳柄以销轴为中心向下旋转一个角度,让锁舌脱离锁紧弧形钳体自由端外壁的倒三角形凹槽,然后再向仪器内侧稍拉钳柄,第一弧形钳体离开仪器外壳,钳口即松开,提起仪器,移动无扁方试井井下仪器拆装钳进行下一仪器外壳丝扣拧卸作业。

  2.3加工工艺要求及性能参数

  无扁方试井井下仪器拆装钳的弧形钳体、销轴、锁舌均采用实心合金钢件,特殊热处理后经线切割而成,钳齿和转动部位加工保证其加工精度。无扁方试井井下仪器拆装钳总长度:350mm,把长度:260mm,质量:1.1kg,咬紧力:>1.0kN,可制成Φ36、Φ38、Φ41等不同规格,实现对不同外径井下仪器外壳丝扣进行快速有效的拧紧与卸松,提高工作效率。

  3现场应用

  2014年06月开始使用无扁方试井井下仪器拆装钳,在川渝油气田磨溪21井、磨溪53井、石福1井等150多口井,300余次施工应用,工作时安装仪器快捷,安全可靠,提高了井下试井工作的成功率,很好地满足了试井测试工艺的要求。该无扁方试井井下仪器拆装钳已成功运用,单井单仪器一次测试成功,保证了每次井下仪器的作业工作顺利开展,工作效率提高,较好地节约了试井工时和成本,提高了工作质量,且杜绝了井下落物事故的发生,而且造成价格低、安全性能高,取得了非常好的效果,创造了较好的经济效益。

  为勘探开发提供及时、准确地试井资料,具有一定的推广应用价值,社会效益显著。近三年来累计施工高难度井共95口井,共增加收入820万元,增加利润183.9万元,且杜绝了井下落物事故的发生,提升了试井质量,具有良好的应用前景。

  无扁方试井井下仪器拆装钳针对现场实际需求,在传统的圆形仪器拆装工具的基础上,有大的创新和发展,为生产一线解决了实际问题,在川渝油气田使用5年来,达到试井成功率100%,降低了劳动强度,杜绝井下事故套事故的情况发生,经济效益及社会效益显著,具有推广价值。

  4结语

  通过以上分析,得出如下结论:

  (1)经过多次试验及现场应用,无扁方试井井下仪器拆装钳设计新颖,结构简单,加工容易,优质合金钢实心钳体,强度高韧性好,大扭矩作业不变形,不崩齿、不脆断。

  (2)扭矩大,夹紧性能好。钳齿沿“O”形钳体弧面横向均布排列,呈45°角向钳柄端倾斜,钳齿刃部不易磨损,不损伤仪器外壳。由于合金钢钳齿具有自锐作用,保持钳口的锋利,适应对仪器外壳施加应力而引起的塑性变形,保证扭矩,不打滑,使用寿命长。如果钳体与仪器外壳受力不均时,可借销轴和钳体之间的活动间隙,具有自动调节其对心性能,减小因过大的应力集中所引起的内应力,增强了工作的可靠性。钳柄采用一般钢材质,有韧性,钳柄力臂长,省力。

  (3)当本实用新型作为背钳使用时,将井下仪器横向放置在第二弧形钳齿体的凹面上,第一弧形钳齿体与第二弧形钳齿体相连接的关节部位和钳柄尾端两处着地,可将仪器直接架空,不需支撑物将仪器垫起。

  (4)使用便捷,适应性强。体积小,重量轻,便于携带,不需调节开口,可选择任意夹持的位置进行快速咬合拧卸和脱开仪器。工作速度比厂家原配卡箍扳手快五至六倍,机动性强,拧卸工序大大简化,提高了作业时效,降低劳动强度,节约了试井费用,现场操作人员的工作条件大为改善。可随时更换相应规格钳体,适用于各种圆管、圆杆的松紧作业需要,尤其适合圆柱体精密仪器的安装与拆卸,有效提高了试井成功率。

  (5)无扁方试井井下仪器拆装钳性能稳定、可重复投入使用,不仅提高了试井成功率,更为施工作业的安全性、可靠性得到了增强,解决了无扁方圆形仪器拆装工具的难题,减小仪器落井的损失。

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《无扁方试井井下仪器拆装钳研制及应用》

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