（中石化胜利石油工程有限公司井下作业公司技术研发中心，山东 东营 257000）
摘要：随着油气田开发技术的不断发展，对石油井下工具的技术要求也逐步提高。本文对井下防砂巩固的研究与应用做了分析和探讨，以期为实际的防砂工作带来一定的参考价值。
关键词：井下；防砂工具；研发；应用
一、井下防砂概述
因为海洋石油开采为一项高成本与高风险的领域，长时间以来海洋石油钻完井工具主要还是使用国外的。发展至21世纪初，我国部分企业才着手研究海洋石油钻完井工具机械加工这一领域和对相关的工具展开研发和设计。现阶段，已经有大量的井下工具达到了国产化的要求。譬如：井口设备型的“套管头、采油树”；与井口向配套的“防喷器、高压阀门和高压胶管”等，此外还有修井机与安全阀等装置。
二、井下工具设计的理论基础
完井防砂施工条件较差，相关设备在高温与高压的条件下会受到外力的作用而发生形变；在H2S和CO2等酸性气体氛围下还要耐腐蚀，所以其在防砂工具的形态和架构上提出了较高的要求，还增加了工具架构选择和设计的难度。
在研究和设计防砂工具的同时，吸收与学习了国外优秀的防砂工具设计思想和做法，把国外相同形式的装置架构、原理与部件材料进行比较研究，按照其先进化的设计思想和理念，从我国海洋石油工作条件与机械加工水平发展现状展开实验分析，采取“方案研发、加工生产、试验井模拟工艺实验、场地实验、产品选择和宣传使用”等技术来设计产业化的方案。
三、井下工具具体设计
（一）密封元件设计
因为完井防砂工艺的特殊性，因此对其的密封性也有着较高的要求的，一般条件下达到密封要求的部件为密封圈。其为挤压弹性体密封，依赖于密封环来做到事先被挤压，通过弹性形变带来预紧力等。产生自紧力面形成密封，因此，如何正确地选择密封圈及设计密封槽尺寸是保证密封质量的关键;密封圈和密封槽尺寸的台理匹配也是延长密封圈寿命的必要保障。然而，怎样使得其对应尺寸的过盈量处在合理的状态，需要待需进一步的研究和探讨。所以，在密封圈的选择与密封槽设计上，需要围绕压缩率与孔轴配合精度展开来设计，其是非常重要的。
（二）连接扣型设计
因为连接扣型设计与非标准扣型在部分条件下会出现差异，所以一般会采取激光法与标准扣型参照法相统一的方式来确定扣型形式。扣型的主要参数包括牙型角、牙高、螺距、大径、小径、中径、螺纹线数、导程、螺纹升角等。
因为工具扣型形式多样、不同的扣型功能相互混合，怎样按照工具不同部件对应的作用来科学的设计连接扣型是防砂工具架构研发的核心内容。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆譬如：承力部件的连接一般会采取ACME扣型与方牙扣型等，在工件达到相关要求的基础上，需要承受较大的外力；发挥出联系作用的扣型设计与扣型牙数均为扣型设计的核心内容。
（三）尺寸公差设计
完井防砂工具主要被应用在深度较大的井中，然而材料的热膨胀会给工具的协调使用带来较大的影响。怎样科学的设计配套部件的尺寸公差，使得工具得以有效的使用是结构设计的关键问题。
四、材质选型
（一）材料冶金工艺
不同种类的冶金工艺，对材质的组分、金属的架构与纯净度有着非常大的影响。因为我国不同的冶金工艺自身存在着较大的不同，会受到大量不可预估性因素的影响，所以，在自主研发防砂工具的过程中，需要对该领域的知识有着全面的了解，提高冶金企业准入的门槛，其也为保证工具研发顺利的核心所在。
（二）原材料成型工艺
对防砂工具原材料来说，有着大量的选择，譬如，管状零部件的选材能够使用管材来当作原材料，还能够使用棒材、钻与车孔成管材等当作原材料。原材料的多样性，导致成型工艺的多样性，成型工艺的不同(轧制工艺、锻造工艺等)使得材料内部组织和结构上存在差异，从而会在性能上存在较大的差异，因此在成型工艺设计的过程中需要对这部分问题有着全面的兼顾。
（三）在选择热处理工艺参数的过程中，其施工条件较差，防砂工具所承载的外力也较大，需要防砂工具的不同部件材料有着良好的机械性能。所以，在研制防砂工具时需要采取科学的热处理工艺来增强材质的性能；在防砂工具表面等特殊性能上还有着较大的要求，其中涉及到使用相关的表面处理工艺，譬如热喷焊与渗碳等工艺来展开。
对于科学的选取热处理工艺和工艺参数这一流程是较为困难的，需要展开合理有效的选择。
防砂工具系统性功能有着较高的要求，所以要采用调质(淬火十回火)热处理工艺，不仅能够增强材料的强度，还可以提高柔韧性。调质工艺参数的建立需要对前人的探讨经验进行全面的吸收和学习，与此同时还需要从具体的热处理设备性能情况展开，来展开实验、分析、探讨和完善。热处理工艺设计需要对热处理工艺进行比较和研究，其中还应该围绕防砂工具的具体操作现状和施工条件来展开，从而能够全面的掌握施工的具体要求和情况，对施工有序稳定的开展是非常重要的。
结语
从前文可以看出井下防砂工具已经在客观要求的状况下得到了技术方面的改进，基本满足了实际的需求，而且还可以逐步推广，为更多的井下防砂工作提高效率。
参考文献
[1]罗全民,袁光喜, 吕瑞典,. 水平井防砂完井一体化技术配套研究[J].钻采工艺, 2015(6):43-45.
[2]徐磊. 稠油热采井防砂筛管热稳定性优化仿真分析[J]. 北京石油化工学院学报, 2016, 24(2):40-45.
[3]杜凯. 气井复合防砂技术研究与应用[J]. 石化技术, 2018(4)
论文作者:张博 徐重庆
论文发表刊物:《知识-力量》2019年4月下
论文发表时间:2019/2/15
标签：工具论文; 工艺论文; 井下论文; 密封圈论文; 部件论文; 较大论文; 原材料论文; 《知识-力量》2019年4月下论文;