摘要：近年来随着人们对油气田开发和测试工作的不断改进以及对不同地层特点的油气井状况的认识提高，油气井测试也随着得到在快速的发展，伴随着新工具、新工艺的出现试井技术也得到了长足的发展。针对现有滚轮杆在井斜角大、方位角狗腿度突变、管壁附着污物等井中下放难的问题，设计了一种钢丝试井井下多轮滚轮杆的新型试井装置。本工具构思新颖，设计巧妙合理，整体结构简单紧凑，加工制作容易，成本低，可靠性实用性高，有效提高了试井成功率，缩短了试井作业时间，节约了试井成本，在川渝油气田高难度井试井作业中发挥了重要作用。
关键词：油气井；滚轮杆；井下仪器
在油气田勘探开发过程中，都要对油气井进行试井，需要使用钢丝将电子压力温度计以及相关仪器下入井内预定深度，测量井下的压力和温度，随着油气田勘探开发不断加快，大产量井、高压井、越来越多，对井口压力大和测流压时井内产气量高的试井，往往需要将较长、较重的仪器工具串下入井内，在大斜度井段和方位角、狗腿度突变和管柱结构复杂井段，以及有泥浆、地层出砂、井内结蜡等情况，仪器工具串与井壁间摩擦碰撞，甚至造成仪器工具串在管柱内遇卡阻，下不到预定井深，需要安装滚轮短节，减小仪器串与管壁间的摩擦阻力。
近年来，应用国内外传统的四轮滚轮杆进行仪器工具串各段的连接，减少仪器工具串在下井过程中摩擦，防止阻卡。但通过调研发现其结构设计不合理，杆体长，劳动强度大，参考相关的研究成果，研制了针对钢丝试井的井下多轮滚轮杆。
一、现有滚轮杆存在的问题
目前定向井、水平井大规模应用到气田开发中，试井施工常常需要在大斜度井段进行，目前常用的的四轮滚轮杆由杆体、滚轮和轴组成，与关节接头配合组成的试井仪器串下放至目的井深，但传统的滚轮杆还存在以下缺点：
1、杆体刚性长度较长。
2、与四轮滚轮杆与关节式接头配合使用分别连接在加重杆、震击器、电子压力温度计间增加仪器串整体重量、长度和防喷管的高度，给现场施工带来了难度，加大员工的劳动强度。
3、仪器串与管壁的摩擦力较大。
由此，以这种滚轮杆及工艺为基础，试井作业时，四轮滚轮杆分别连接在由若干个柔性短节将入井仪器工具串分解成若干个刚性长度段的两端，仪器工具串整体长度增长，操作不方便，不能满足现场施工需要，直接影响油气田经济效益的提高。
二、钢丝试井井下多轮滚轮杆研制
1．结构
新型钢丝试井井下多轮滚轮杆主要在现有滚轮杆的基础上加以改进，研制一种结构合理、摩擦力小、实用性强、安全可靠，用于有挠度的井中试井时防止卡阻的钢丝试井井下多轮滚轮杆。
结构如图1，包括杆体、滚轮和轴，轴为八个，每个轴上均安装有一个滚轮，每四个轴为一组，每组的四个轴沿杆体的径向排列在同一个平面内，每组的四个轴之间的呈45°夹角，轴焊接固定在杆体上。
图1 钢丝试井井下多轮滚轮杆3D设计图
２．工作原理
将钢丝试井井下多轮滚轮杆接头与关节式接头配合使用，在关节式接头两端分别连接一个多轮滚轮杆，然后依次连接在加重杆、震击器、电子压力温度计等组成的仪器串的每一段刚性长度之间，再在绳帽和尾锥上各连接一个多轮滚轮杆，使滚轮对整个仪器串进行全方位支撑，不留空挡，在井壁间滚动，变滑动摩擦为滚动摩擦，有效避免仪器串在有挠度井段发生阻卡的现象。
３．加工工艺要求及性能参数
钢丝试井井下多轮滚轮杆的杆体、滚轮和轴材料均选用316Ｌ不锈钢，螺纹加工保证其加工精度。
钢丝试井井下多轮滚轮杆最大外径：40mm，总长度：115mm，有效长度：90mm，质量0.66kg，工作介质：石油、天然气、各类钻井液，可以实现在Φ63.5m油管内进行有效试井测试，提高了试井成功率。
三、现场应用
试井现场仪器工具串连接顺序为：绳帽头+加重杆（加重杆可以分成若干段刚性长度其间连接多轮滚轮杆和关节式接头）+多轮滚轮杆接头+关节式接头+多轮滚轮杆+震击器+多轮滚轮杆+关节式接头+多轮滚轮杆+电子压力温度计+多轮滚轮杆+尾锥。
2012年05月开始使用钢丝试井井下多轮滚轮杆，在川渝油气田云安012-X4井、丹浅001-6-X2井、女深002-4-X3井、岳121井等406口井，491余次，最大井斜角达到了63.75°施工应用，该钢丝试井井下多轮滚轮杆工作时安全可靠，提高试井工作的成功率，降低了劳动强度，很好地满足了高压井、大斜度井测试工艺的要求。
通过该成果的应用，拓展了试井施工的市场，以前无法施工的部分大斜度井现在可以进行作业，解决了大斜度井试井难题，保证了试井工作顺利开展，同时，斜井的施工费用比直井提高了30%左右的收益，近五年来累计施工斜井及水平井380口井，平均每口井收费2.2万元，共增加收入836万元，增加利润209万元，且杜绝了井下落物事故的发生，提升了试井质量，使试井工作上档升级，经济效益及社会效益显著，具有良好的应用前景，值得推广。
四、结论
（1）经过多次试验及现场应用，钢丝试井井下多轮滚轮杆能够能减小管壁仪器串与管壁间的摩擦力，在管壁滚动更灵活，避免仪器工具串与油管内壁碰撞，能改变受力方向，分解受阻、卡形成的合力，在较小通径的管住内不易阻、卡，使仪器工具串顺利下放至目的井深。
（2）钢丝试井井下多轮滚轮杆，有效缩短仪器工具串长度，有效降低了井口作业人员从防喷管取出、放入仪器工具串的难度，减小了员工的劳动强度，操作方便，提高了试井成功率，缩短了试井作业时间，节约了试井费用，减少油气井井下复杂，便于油气井后期生产及维护，延长油气井生产时间。
（3）钢丝试井井下多轮滚轮杆结构合理、性能稳定、易于加工，可重复投入使用，不仅使测试数据更加准确完整，更为施工作业的安全性、可靠性得到了增强，解决了大产量井、高压井、井斜角大、方位角狗腿度突变、管壁附着污物井的试井的难题，减小仪器落井的损失，满足现场施工需要。
参考文献：
[1] 张继恒.试井工艺的改进种种[J].油气井测试，1990（1）：40-48.
[2] 王权. 抽油杆节能滚轮接箍的设计与使用[J].石油矿场机械，1992（1）：20-22.抽油杆节能滚轮接箍的设计与使用
[3] 杨川东.采气工程[M].北京：石油工业出版社，2001.
[4] 周全兴.钻采工具手册[M].北京：石油工业出版社，2002.
[5] 于光明.最新石油井下作业关键技术应用手册[M].北京：石油工业出版社.2007.
论文作者:汪敏,王玉根,许绍俊,郑永,汪琛又
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/5
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