浅谈井下工具选优对采油工艺的作用

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【摘　要】井下工具是采油工艺管柱的基本组成部分，其工作性能的好坏直接关系到采油工艺效果的好坏和井下作业施工质量的成败。近年来，油田服务的各生产厂家都加大了对各种井下工具的研制，都在以自己的产品来开拓市场，从而使得可供使用的井下工具种类越来越多，也使得我们对所用的井下工具进行选优成为必然。在采油工艺管柱中，一个工具出现问题，将会影响整个采油工艺的效果，会使作业施工成为徒劳，会造成很大的经济损失。所以进行井下工具选优，对比出不同结构同一作用的井下工具性能的优劣，优选适合于本油田特点的井下工具，对实施采油工艺的各个环节都是非常必要的。

【关键词】井下工具;采油工艺;重要性

1.井下工具选优的原则

井下工具的选优，是一个综合评定的过程，需要在一个时期内对工具使用效果进行跟踪，采集数据进行分析，权衡利弊，综合评优。我们认为，在井下工具的选优过程中，应当遵循以下原则：

1.1工具结构性能稳定可靠

井下工具的结构性能是决定使用效果和成本的关键因素，应当首先予以考虑。对封隔器而言，要求其性能上要下得去、封得严、耐得久、取得出；对配水器来讲，就要求其堵塞器投得进、捞得出、耐腐蚀；其它工具也都要求结构简单，耐压、耐温、抗腐、寿长等等。要定量地评定井下工具的稳定性，可以用以下两个指数来评定：

（a）：地面检测试验问题百分比

d=100%×∑（问题项数×问题次数）/（试验项数×试验次数）

以偏心配水器地面检测为例，说明上述公式。一套偏心配水器，在进行地面检测试验时需要试验三项指标：连接螺纹密封、偏孔与堵塞器密封和堵塞器投捞试验，说明试验项目数为3项；因为堵塞器需要反复投捞试验5次，这样试验的3项指标都要相应地得到5次试验，故试验次数为5；若3项指标的5次试验中，有2项指标出现问题1次，那么，它的问题比就是2/15，即13.3%。问题比越低，说明该工具性能稳定性越好。这个公式可以扩展为一段时间内一批工具的试验结果，评定这批工具的稳定性。

（b）：工具从下井使用到性能失效连续工作时间。

T=∑（失效工具×有效工作时间）/失效工具总数

这个公式可以计算一批工具从开始使用到发生问题时在井下平均工作时间。可以反映工具在井下使用的总体性能和寿命，是评定工具性能的重要指数。

1.2同类工具价格成本取其低

在许多情况下，我们可能有几种可供选择的工具能同时满足某一种工艺的要求，这种情况下，我们多半是选择价格较低的一种。当然，价格较低的工具一般结构也比较简单，出现问题的可能性也小，也是我们优选工具时优先考虑的。值得注意的是，工具的多项性能是影响工具使用成本的主要因素，一定要结合起来综合评价。

1.3与现有工具及设备相匹配

许多工具在使用时通常要与地面操作相配合完成，有的在二次作业时还需要一些工具配合完成，所以选择工具时，必需考虑与相应工具及设备的匹配，确保工艺的效果和生产安全。

1.4主要的性能应具有先进性

衡量一个工具是否是先进的，要看它是否能使我们的综合成本降低，是否能简化我们的工序，是否能方便我们生产管理，应以经济效益为主要衡量指标，而不要被其新颖的结构设计所迷惑。结构新颖，未必就是先进的工具，这需要我们分析研究，去伪存真。比如我们现在有的采油厂使用一种K344-114-X的封隔器，这种封隔器是原475-8封隔器的改型，在原有的工具上设计了两个单流阀，封隔器坐封操作时，坐封阀打开，坐封完成后，坐封阀关闭，把高压液体密封在工作腔内。当需要洗井时，洗井液压把解封阀打开，把工作腔内的液体放出，封隔器解封。这种看似设计巧妙的封隔器，实际存在很多问题，一是它坐封和解封是靠阀控制的，液流中若有杂质，会使阀关闭不严，使坐封没有可靠保证，井筒内没有杂质，这显然是不合实际的。这种工具地面试验百试不爽，但下井之后，问题是很多的，因为地面试验的介质是清水，而井下的介质变了，它的致命缺点就是对介质挑剔。二是洗井后再次坐封时是靠注水压力坐封的，如果这时的地层压力得到恢复，油、套管压差减小，那么坐封效果也不会好或不坐封。三是当注水达到一定时期后，油、套管压力接近时，封隔器有自行解封的可能。可见新颖未必是先进的。而我们现在使用的免投捞封隔器，还不失为一个较先进的工具。

2.如何做好井下工具的选优

要做好井下工具的选优，应该从两方面入手：一是要做好井下工具地面的检验试验，二是要做好下井后的效果跟踪，两者相互接合，综合分析进行评定。

2.1井下工具的地面检验试验

井下工具的地面检验试验，是工具选优的重要手段，应该切实做好。它包括结构原理的论证和各项性能指标的试验。对一种新工具，在投入使用前,要对其图纸结构原理进行严格论证，要与现有工具结构进行对比，看它是否具备先进性，结构设计是否能保证工具性能稳定，然后再进行相应的指标试验，看其是否能达到设计指标，最后再进行下井试验，观察下井后性能是否发挥正常。对于定型工具，也要定期按比例进行地面检验试验。目前，多数井下工具（尤其是水井工具）在工具车间无法得到检验试验，少数工具虽然得到试验，但只是一种简单的试验，做得远远不够。一些重要的工具如封隔器和配水器的各项指标试验只有依靠大庆检验中心进行检验，有时会出现工具已经下井很多，检验结果出来时表明工具不合格。不但我厂如此，全大庆的采油厂都遇到过这种问题，因为全大庆的工具车间都不具备对水井工具这类的井下工具进行检验试验，这对井下工具的评优是不适宜的。所以要对井下工具进行检验试验，就必需花大气力研制各类工具的检验试验工装，用科学的方法和完善的装备来试验工具的各项性能指标。

2.2井下工具下井后的效果跟踪

井下工具下井后的使用效果，是工具评优的有力证据，应该做细做实。从工具进厂、保管、发放、井下工作状况、日常管理情况、直至起出后的地面验证情况，都应该有详细的记录，要积累可靠的数据供分析对比，要象抽油泵的管理一样来管理井下工具，尤其是水井工具。现在我们正在建立水井工具回收验证的资料库，希望能通过对回收验证结果分析，对水井工具选优提供参考。

3.水井工具试验工装的设计及所能试验的性能指标

3.1封隔器的试验工装

为检验封隔器的各项性能指标，我们已经自行设计了一套封隔器地面检测装置，使用这套装置，我们可以对封隔器进行坐封试验，上、下压差试验，洗井活塞开启压力试验，洗井活塞关闭密封性能试验，解封拉力试验和胶筒性能试验等，可以比较全面地检验封隔器的各种技术性能。

3.2偏心配水器的投捞试验工装

偏心配水器的投捞一直是靠人工操作的，配水器中堵塞器的投捞一直凭人力经验掌握，没有一个投捞拉力要求。其实这是个非常重要的指标，它决定着工具下井后堵塞器能否顺利捞出，应该有一个拉力指标。为此，我们设计了配水器立式投捞装置，这种装置可实现配水器的竖直投捞，又可测得投捞拉力，更接近于工具的工作实际。

此外，对于丢手接头、底部球座等工具，试验工装比较简单，我们都已具备。今后我们还要逐步研制其它井下工具检验工装，使工具车间真正发挥工具检验作用，更好地为油田生产服务。

总之，井下工具选优工作是个长期细致的工作，需要我们各个管理层面的共同工作，相信这项工作在今后会逐步完善，能真正发挥优质工具的优势，使我们的采油工艺收效更显著。