可回收支臂式刮蜡器设计

曹鼎洪　葛军文　（大庆油田有限责任公司第七采油厂）



可回收支臂式刮蜡器设计

曹鼎洪葛军文（大庆油田有限责任公司第七采油厂）

在作业施工过程中进行刮蜡工序是较为彻底的清蜡方式，从机采井管理角度，该工序可有效减缓作业后油井结蜡速度，确保油井正常生产；从作业施工角度，该工序延长作业周期及无效躺井时间，增加了作业成本。针对这一问题，提出了一种新型油井刮蜡器设计方案，该装置主要由支臂式刮蜡片、水力回收器及单向承压器构成，可实现下一次管柱同时完成刮蜡及完井两道工序，满足作业施工及生产管理两方面的需求。

清防蜡；刮蜡器；水力回收；支臂；作业施工

井底死油死蜡上涌是作业过程中经常出现的一种现象，严重时可导致管柱无法下入，即使上涌情况较为轻微，管柱可以正常下入，也会对后续生产造成一定影响，在油套环形空间胶结的蜡桥会形成假液面，干扰动液面测试，易造成干磨烧泵的后果。针对这一问题，作业施工过程中发现出蜡严重井后，通过增加刮蜡工序来降低管柱下入难度及后续影响，但该种处理方式在增加作业成本的同时，单井延长无效躺井时间超过1 d。因此，研制一种可以随完井逐口刮蜡，免除正常刮蜡起、下管柱工序的可回收支臂式刮蜡器，对提高作业效率、保障油田生产具有十分重要的意义。

1　系统组成

可回收支臂式刮蜡器主要由主体、承压活塞、固定保护套、支臂式刮蜡片等结构组成（图1），共同构成了支臂式刮蜡、水力回收及单向承压等3大结构，并在各结构的协同作用下，实现下泵完井管柱刮蜡，到达井底后不需起管柱，通过油管打压后正常生产的功能［1］。

1.1支臂式刮蜡结构设计

支臂式刮蜡结构主要由支臂式刮蜡片、排蜡孔、连接杆、连接滑道及中心管开窗等结构组成（图2），分为张开及回收2种状态。在下井过程中该系统呈张开状态，由6片刮蜡片分上下2层间隔连接，相邻刮蜡片通过连接杆及连接滑道固定，整体呈蟹爪形态，支臂与固定保护套通过销钉相连，防止意外回收；当刮蜡完成后，在水力回收系统的作用下，与对应位置的中心管开窗结合，整体与普通油管相似，呈回收状态。

当该工具下入至结蜡段后，从油管打入热水，采用正循环替蜡，死油死蜡从排蜡孔、支撑臂间隙及刮蜡片微间隙之间排出。在结构设计中活动轴下部设计有限位卡快，防止刮蜡片内折，降低刮蜡效果，同时刮蜡片呈小角度锥型，表面做引斜设计，相邻刮蜡片结合后，相互之间存在微小间隙，在遇到轻微套变点可微量回缩，防止管柱卡死［2］。

图1　可回收支臂式刮蜡器结构示意图

图2　支臂式刮蜡片结构示意图

1.2单向承压结构设计

单向承压结构主要由阀压盖、伸缩卡块、阀球、可回收支臂式刮蜡器内卡块等结构组成。在刮蜡过程中，为保障正循环通畅，投堵式单流阀（图3）置于地面；刮蜡完成后，将投堵式单流阀从油管投入，到达预定位置后，通过伸缩卡块与可回收支臂式刮蜡器内卡块配合固定，起到单向承压的作用，为水力回收系统提供动力。待回收完成后，该系统无需打捞，可起到协助抽油的作用，改善抽油泵工作环境，提高其充满度。

图3　投堵式单流阀结构示意图

1.3水力回收结构设计

水力回收结构主要由承压活塞、外套管、固定保护套、保护活塞及下接头等结构组成，在刮蜡结束且投堵完成后，在井口通过油管正打压，液流经过流孔进入中心管与外套管之间的环形空间，在承压活塞的作用下剪断保护套销钉与支臂销钉，推动固定保护套下行，压迫支臂式刮蜡片回收。到达下接头顶部时，压迫保护活塞下行，固定保护套进入下接头外套管内部，对原刮蜡片位置进行完全包裹保护，防止管柱漏失［3］。回收状态示意图见图4。

图4　可回收支臂式刮蜡器回收状态示意图

2　应用效果

自2014年5月以来，共应用可回收支臂式刮蜡器进行施工43井次，一次成功完井42井次，1井次因支臂未及时回收进行了二次作业，一次成功率97.7%，达到现场应用标准。

正常施工单井热洗刮蜡1井次费用4580元，施工耗时1.1个工作日，可回收支臂式刮蜡器每套成本价1200元，年创造直接经济效益14.5万元。同时，该刮蜡器随作业下入，减少了施工作业时间，减轻了工人的劳动强度。

油井在作业过程中，由于井底压力，油死蜡上涌现象较严重，统计以往现场作业情况，每年平均增加刮蜡工序400多井次，无效躺井时间近500 d，增加作业成本20万元以上；每年因作业后蜡桥假液面导致干磨烧泵大于10井次，增加作业成本超过30万元。应用该工具以后，避免因套管不净形成蜡桥造成的假液面，提高液面监测准确性，避免干磨烧泵，减轻洗井、化清工作量；提高施工效率，减少无效躺井时间，提前恢复生产，应用前景较为广阔。

3　结论

1）可回收支臂式刮蜡器分别在张开及回收2种状态下完成不同功能，可对有类似需求的工具设计提供借鉴。

2）可回收支臂式刮蜡器可随完井管柱刮蜡，减少因刮蜡工序延长的无效躺井时间，并提高作业后液面测试的准确性，避免因假液面造成的干磨烧泵，减少热洗、化清工作量。

3）可回收支臂式刮蜡器具有一定的助抽作用。

［1］刘艳伟，张延开，白永占.石油系统井下作业工具研究［J］.中国高新技术企业，2014（33）：133-134.

［2］李笑林.液压旋转刮蜡器的研制与应用［J］.内蒙古石油化工，2014（8）：17-18.

［3］杨晓芳.水动力刮蜡器的研制与应用［J］.石油机械，2014，41 （1）：94-96.

（编辑沙力妮）

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10.3969/j.issn.2095-1493.2016.05.016

曹鼎洪，高级工程师，1995年毕业于大庆石油学院（采油工程专业），从事采油工程新技术研发、增产增注措施管理等工作，E-mail：lifei111@petrochina.com.cn，地址：大庆市大同区第七采油厂工程技术大队，163517

2015-10-23