多功能修井管汇的设计与研究

2012-10-21王卫朋

中国设备工程 2012年10期

宋辉，王卫朋，王洪

（长庆油田分公司第二采油技术服务处，甘肃庆阳 745100）

一、设计思路

在倒换正循环与反循环流程时，一般需要3～4名操作工，而且至少需要10～30min，费时费力。同时管线中的流体会流出堆积在井口附近，污染环境造成安全隐患。另外，在进行水平井正反冲砂、处理砂堵等特殊工序中，对倒换管线的时间有着更高要求，时间过长容易造成砂卡等井下作业事故，甚至造成油水井的报废。

针对这些问题，研制出一种高压管汇系统，只进行一次性的安装，通过闸阀控制即可在极短时间内实现正、反循环要求，可以减轻修井员工的劳动强度，降低施工风险，提高修井作业效率。

目前在石油行业中，常用的高压管汇有专用于井控工作当中的压井、节流管汇，是控制井涌、实施油气井压力控制技术必要的设备，但它有体积大、连接繁琐、操作复杂、运输不便等缺点，仅常见于钻井井控当中，在修井中无法使用。通过对压井、节流管汇的改进，借鉴其工艺原理，结合修井作业实际情况，设计出了一种多功能修井管汇系统，其连接简单、操作简便、便于运输，适合在修井作业中进行普遍推广。

二、结构及技术参数

1.管汇结构

多功能修井管汇主要由高压闸阀6个、高压管线、放喷直嘴、锻造堵头以及固定底座构成(见图1)，占地面积约为1m2，重量不超过1t。

2.技术参数

产品规范级别：PSL2；性能要求级别：PR1；额定材料级别：EE；连接形式：API Spec 6A法兰连接；执行标准：API Spec 16C；额定工作压力：35MPa；设计温度：-29～121℃；环境温度：-5～38℃；公称通径：65mm(21/2＂)；抗拉强度σb≥586MPa；屈服强度σs≥414MPa

3.承压计算

图1 多功能修井管汇结构示意图

管材最大可承受的压力(MPa)=管材的抗拉强度(MPa)×管材的壁厚(mm)÷管材的内径(mm)=586×5.5÷65=49.6MPa，大于额定工作压力35MPa。

由此可见，管汇能够满足设计及施工要求。

4.连接方式

通过活动弯头、硬管线、油壬接头分别与井口上四通、套管四通、泵车及排污池连接(见图2)，打开井口与管汇连接一侧的闸阀后，根据施工目的，开关管汇相应的闸阀即可进行施工。

图2 多功能修井管汇连接示意图

三、使用方法及适用范围

1.使用方法

（1）正循环

连接管线后，打开2#、4#、6#闸阀，关闭管汇的1#、3#、5#闸阀，即可实现正循环洗井，如图3所示。

图3 正循环示意图

（2）反循环

连接管线后，打开2#、3#、5#闸阀，关闭管汇的1#、4#、6#闸阀，即可实现反循环洗井，如图4所示。

图4 反循环示意图

（3）放喷

压裂施工后，即可实现压裂放喷，如图5所示。

图5 放喷示意图

2.适用范围

（1）酸化

2.耶稣被捕后，遭狱卒百般凌辱，受掴脸之耻，死后，刽子手们还分抢了他的衣服；夏瑜在狱中，也受侮辱，被红眼睛阿义打了耳光，死后，衣服也被剥光。

在酸化施工中一般的工序有试压—正循环洗井—正替酸液预处理—正挤活性水—反洗—正挤酸—反洗，中间至少要连接4次管线，一些大型酸化则需要更多次的倒换流程，劳动强度较大。利用多功能修井管汇则无需多次拆卸与安装管线，通过切换闸阀就可实现流程的转换。

（2）压裂

压裂施工完后，只需切换闸阀即可实现放喷、反洗，而无需进行管线的拆卸与安装。

另外在压裂施工中由于操作不当会出现砂堵现象，在处理砂堵时采取的方法是反洗，常规反洗时要经过停泵泄压后进行倒换管线，每次时间在10min以上，如果倒换管线速度过慢，会造成大量的砂粒沉积形成砂卡。利用此管汇，可在2min内建立起反循环，以最快的速度进行冲砂，有效地防止事故的进一步扩大，保证井内管串的安全。

（3）正反冲砂

正反冲砂法是水平井冲砂的常用方法之一，要求在冲砂过程中快速完成正反流程倒换，倒换时间过长被冲起来的砂子会重新沉淀、形成卡钻。使用多功能修井管汇可在2min内完成切换，有效降低卡钻事故发生率。

（4）压井

在处理井控事故时，必须要进行压井处理。多功能修井管汇适用于所有的压井方法，操作人员勿需冒着井喷失控的风险来根据压井方案的改变而倒换流程，为快速处置井控风险赢得时间。