摘要：针对现有链式震击器在大斜度井无法完全发挥其功能，设计了一种弹簧震击解卡的新型震击器。本工具构思新颖，设计巧妙合理，整体结构简单紧凑，加工制作维修简便，成本低，操作简单灵活，工作安全性能可靠，适用性高；有效提高了大斜度井试井成功率，快速地完成井下试井作业，缩短了试井作业时间，节约了试井费用，在川渝油气田大斜度井试井作业中发挥了重要作用。显示了工艺的科学性和经济性，推广应用前景广泛。
关键词：油气井；大斜度井；震击器
前言
在油气田试井工作中，仪器串被降入或被驱动进入井筒内，由于井筒很少是直的和侧面平行的，再因技术措施不当、油管接箍变径、管柱变形缩径以及泥浆、地层出砂、井内结蜡等原因，通过狭窄和偏斜的部分井筒，会造成仪器串遇卡，因此，需要进行及时解卡，相应对解卡工艺和解卡工具技术要求越来越高，由于大斜度井复杂工况，对震击工具的综合功能的要求尤为显著[1]。
近年来，随着试井技术的不断进步，针对井下仪器解卡的研究不断深入和细化，解卡工具不断革新改进，研发出了一系列仪器解卡的工具以及较成熟解卡方法，同时新的解卡工具和工艺不断涌现，比如机械式震击器[2]，针对细小仪器串的震击工具[3]。但通过调研发现，机械震击器无法完全发挥其功能，目前，国内外油气田现场针对钢丝试井中在较深井、油稠井、井斜大等较差的井况下无专用震击工具，参考相关的研究成果[4-7]，研制了针对大斜度井的弹簧试井震击器的专用工具。
一、现有震击器存在的问题
目前常用的链式震击器由由下链、上链、连接销组成，试井作业时，在一般的直井中，此种震击器依靠加重杆的重力进行工作，是一种非常有效的解卡方式。然而，在大斜度井中由于其井身结构特殊，加重杆的重力不能较好地作用在震击器上，存在震击力小，效率低，达不到震击解卡的目的。
二、弹簧试井震击器研制
1．工具结构
新型震击器设计思路是利用弹力在瞬间释放，产生较大震击力的结构原理，将对被卡仪器串施加上击力，可把被卡仪器串顺利解卡起出井口，解决了大斜度井试井施工过程中震击器震击力小，效率低，难解卡等问题。
上接头装有加重杆，下接头下端接仪器串，上端螺纹连接中心杆，中心杆上套有滑动接头，滑动接头与上接头间螺纹连接外壳，外壳上下端设有排液孔，内壁上设有两个台阶，上部中间内径小两端内径大，外壳内台阶环制约弹簧爪套向上位移距离；
弹簧爪套与弹簧套装在外壳内，弹簧上端装在弹簧爪套的下部，下端抵在滑动接头沉孔上；
弹簧爪套为管体，弹簧爪套介于弹簧和上接头之间，外表壁有与外壳内台阶环接合的凸台，中心设有通孔，上端部有4个分隔的条形卡爪，每条卡爪为弹性体，整体外形为圆锥体，端部设导正斜角；弹簧爪套与弹簧孔径大于锥头最大外径；
中心杆设锥头，中心杆穿过弹簧、弹簧爪套，锥头与卡爪相接，锥头位于卡爪端外，在外壳同一侧，外壳与弹簧爪套、中心杆间形成环形腔，其中外壳的上端内凸壁（小腔壁）与弹簧爪套的卡爪的锥面顶部斜角为紧配合，卡爪和锥头与上接头间有一段空腔；
卡爪顶部内倒锥面角度大、正锥面角度小，锥头颈部倒锥面角度大，正锥面角度小；锥头倒锥面角度与卡爪顶部倒锥面角度相吻合，锥头颈部正锥面角度与卡爪顶部内正锥面角度相吻合，卡爪前端设锥度导正，弹簧爪套回位顺畅，当加重杆重力使外壳回落时，中心杆的锥头穿过弹簧爪套的卡爪回位容易，阻碍作用小；当提拉外壳到卡爪到位前的提拉过程中卡爪对锥头的卡合力大。
滑动接头沉孔底面为承撞面，锥头颈部台阶为撞击面。
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２．工作原理
基于弹力在瞬间释放，产生较大震击力的结构原理，试井时，当井下试井仪器串遇卡时使用钢丝逆着弹簧作用力的方向向上拉动与上接头连接的加重杆，卡爪释放锥头，锥头部台阶与滑动接头沉孔底面产生震击力，传递到中心杆，通过中心杆对下接头下部的下井仪器串施加上击力，从而实现了被卡住的仪器串解卡。
３．加工工艺要求及性能参数
弹簧试井震击器整体材料选用316Ｌ不锈钢，螺纹加工保证其加工精度；弹簧有足够的弹性，提高了解卡成功的可能性。
弹簧试井震击器最大外径42mm，可以实现对Φ73mm油管内仪器串有效震击。
三、现场应用
2018年06月，在T11-X2井进行试井测试，该井为一口生产井，为计算气井储层物性参数，描述气藏储层物性特征，掌握目前气井产能及井筒压力、温度的分布情况，根据生产安排，业主方开展压力恢复试井，试井流程：通井、实测测流压梯度、压力恢复试井（10天）、测静压梯度。
由于该井井口生产油压1.96MPa，氯离子含量108386mg/L，硫化氢8.457g/m3，矿化度166.86g/ L，日产气量7.2×104m3，在井深2301.17m处套管变形，原油管被据断，重新短接新油管，且该处经常有结垢，要求本次作业通井至遇阻为止，本井最大井斜41.5°（井深1725m），通井作业是难度和风险都很大的作业，因此，从通井作业前的思想、技术准备、方案确定方面做了大量的工作。
依据弹性力能量瞬间释放震击解卡的原理，采用的通井工具串结构由上至下为：Φ38mm×0.15m绳帽＋Φ38mm×2.44m加重杆＋Φ38mm×0.86ｍ关节接头＋Φ38mm×0.61ｍ加重杆＋Φ38mm×0.76m弹簧试井震击器＋Φ38mm×199mm安全接头＋Φ53mm×0.185m通井规，总重量17.9kg，用钢丝沿井壁送入井下，当通井至井深2314m张力由0.98kN急剧下降，说明井下遇阻，绞车停止下放，立即缓慢上起，发现张力一直呈上升态势，说明井下遇卡，当张力继续上升至1.2kN，停止上起，改为下放钢丝至张力低于遇阻前的最大张力时，然后快速提拉钢丝，产生较大的震击力，获得较好的震击效果，震击解卡一次成功，圆满完成该井试井测试任务。
弹簧试井震击器针对现场实际需求，在传统的链式的基础上，有大的创新和发展，为生产一线解决了实际问题，在川渝油气田试井，达到试井（解卡）成功率100％，降低了劳动强度，杜绝井下事故套事故的情况发生，经济效益及社会效益显著，具有推广价值。
四、结论
（1）经过多次室内试验及现场应用，弹簧试井震击器能够完全满足了深井、高压井、大斜度井试井仪器的有效解卡。
（2）弹簧试井震击器有效提高了试井仪器解卡成功率，缩短了解卡作业时间，节约了解卡费用，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）弹簧试井震击器操作方便、结构合理、性能稳定、易于加工，解卡成功后可重新投入使用，解决了仪器解卡的难题，减小仪器落井的损失。
参考文献：
[1] 于志平. 超深井液压震击器的研制及应用[J].中国化工贸易，2013（3）：11-5717.
[2] 门雪涛. 液压震击器在钢丝作业中的应用，20174（08）：TE931.2.
[3] 田明. 高压超深井液压震击器的改进及应用[J].石油机械，2009（6）：42-1246.
[4] 周家齐. 全液压式随钻震击器的研制与应用[J]]. 石油机械，2009（9）：42-1246.
论文作者:汪敏,王玉根,郑永,许绍俊,郑辉,汪琛又,程地碧
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/30
标签：弹簧论文; 锥面论文; 斜度论文; 作业论文; 仪器论文; 井下论文; 外壳论文; 《基层建设》2019年第14期论文;