关于一体式涡街流量计的工作原理与使用方法分析
点击次数：1614 发布时间：2021-01-06 11:35:45
摘要：本文围绕一体式涡街流量计的革新与应用进行探讨。为提高储层动用程度、减小多层油田开发的层间矛盾，大庆油田广泛采取了分层配注技术。应用注入井分层调配技术能够测试并调整目标井的配注层段的注入量，是保证分层配注效果的重要手段。然而在注入井分层调配工作中，受井下管柱结垢、油套管变形等因素影响，井下工具及流量计常常遇卡，解卡时钢丝所受负荷变大。负荷较大时，钢丝常常在有砂眼和细微磨损处断裂，从而造成井下落物。为保证测井的正常注入和其他测试工作能够正常顺利进行，必须进行落物打捞工作。针对传统的钢丝落物打捞困难问题，对常规钢丝落物打捞工具进行了革新，研制了一体式涡街流量计。现场应用表明：一体式涡街流量计在不同注入方式、落物深度及落物原因井中的打捞成功率为100%，说明一体式涡街流量计结构设计合理，制定的使用方法得当，具备进一步推广价值。
在注水井分层测试工作中钢丝落物打捞一直是困扰采油测试工的一大难题，据不完全统计因井下落物而造成作业重配的注水、注聚井中绝大部分是钢丝落物造成的，占总落物重配作业井数的50%以上。造成这一现象的主要原因是丝落物不容易被抓牢而且上提打捞到的钢丝容易形成较大的钢丝团，堵塞上提通道，造成二次落物，打捞失败。因此，加工通用的有效的钢丝落物打捞工具，制定合理的打捞方案是提高打捞钢丝落物的成功率的关键。
按照落井钢丝长短分类落井钢丝可分为带短钢丝的落物和带长钢丝的落物，在以往打捞井下钢丝落物过程中常用的打捞工具就是钢丝打捞矛。这种打捞矛工具通常分为内钩和外钩2种，其原理就是通过钢丝连接配重杆下入井中，钩住断落抱团的钢丝，再从油管中起出即可，实现打捞目的。有时为了增大打捞成功率，采取“一把抓”式打捞工具，类似于古代的“飞钩爪”。但常规的打捞矛有2个缺点，地衣，由于常规打捞工具一般都是直上直下，不能360°范围内无死角打捞。第二，常规打捞工具在起出时虽然有的打捞矛也设置了锁紧装置，但由于钢丝自带形变，再加上有时负荷过大，易发生滑脱。针对常规打捞工具存在的不足，经过多次现场实践研制了一体式涡街流量计，一定程度上解决了以往常规打捞工具存在的不足。
1 一体式涡街流量计工作原理
1.1 工具结构
一体式涡街流量计主要由强磁吸片、硬钩、软钩、尖矛、转动轴、连接丝扣六部分组成（见图1）。打捞工具外径40mm，总长度450mm。转动轴外径30mm，长200mm。软钩2个，软钩成平面180度排列，软钩钩身直径6mm，尖矛长38mm。硬钩6个、硬钩角30°，强磁吸片镶嵌在硬钩钩身上。转动轴与硬钩钩身之间分别开槽，镶嵌直径6.5mm滚珠，转动轴依靠滚珠实现自由转动，并且依靠滚珠实现转动轴与硬钩间的锁定。
1.2 一体式涡街流量计工作原理
1.2.1 转动轴
设计时在转动轴与硬钩钩身之间的开槽内镶嵌滚珠，转动轴依靠滚珠实现自由转动，并且依靠滚珠实现转动轴与硬钩间的锁定。在转动轴的另一端设置了盘根槽，可以防止打捞工具在转动过程中退扣造成二次落物。打捞落物时依靠钢丝的右旋特性和落物与油管内壁的摩擦作用产生转动，促使钢丝缠绕在打捞工具上，实现打捞钢丝的初步固定，是短钢丝落物打捞的基础。
1.2.2 硬钩
该部分采用与工具主体一体连接的方式，两侧对称，钩齿与工具主体所称角度较小，所能承受的额定负荷更大，如图1显示，在与软钩配合下能够更好地抓住钢丝，上提时受力增强，有效提高打捞的成功率。
1.2.3 强磁吸片
该部分位于本装置的中间位置，采用具有强力磁性的材料物质制成，并且强磁吸片在硬钩的中间不会与油管内壁直接接触，防止了打捞工具在下入过程中粘贴油管或者配水器而无法继续下入。强磁吸片的主要有2个功能：地衣是用于吸附细小的钢丝及其他落物，解决常规打捞矛不易打捞细小落物的问题；第二是通过强磁的吸力将钢丝断头或部分钢丝吸起，使钢丝更容易使进入打捞钩内。
1.2.4 尖矛
尖矛采取J55钢制作成尖锥状、形状较粗，在本打捞工具下入井中时好先与钢丝落物接触，其推压钢丝使其成团，当钢丝压缩到一定程度时，由于钢丝形变产生的弹性势能使钢丝更容易套入打捞钩内。
1.2.5 软钩
该部分采用类似常规打捞矛的倒钩设计，同样是两侧对称，下井时紧贴油管内壁，由于钩体与打捞工具之间存在空隙，同时软钩本身形状较细，更容易钩住成团的钢丝，此外随着尖矛不断推压钢丝，软钩更容易穿过钢丝，使钢丝挂于硬钩内，通过与硬钩配合更好地抓住钢丝。
2 一体式涡街流量计使用方法
使用时一体式涡街流量计时首先要检查钩身能否自由转动，不能自由转动要清除钢珠开槽内的油污，钢珠磨损时要及时更换。要求软钩焊接良好，能够自由压缩并弹回，软钩处于自由状态时其外径要小于44mm。打捞工具部盘根不破损。自钢丝绳帽依次连接加重杆、震击器和一体式涡街流量计。下井时过注水井闸门前可能会卡闸门，可通过地面缓慢起下打捞工具解卡，下井过程中要按照相关标准不得超速，并且要试探性下入、防止打捞工具下入过深造成打捞的钢丝团过大卡死油管，造成打捞失败。
3 应用效果
在大庆油田第三采油厂北3-6-P71井测试时，当仪器下至井下800m时，由于钢丝有砂眼，800m钢丝连同流量计一起掉井，该井球座深度为1200m。为此进行了落物打捞。首先使用两片通井工具将井内钢丝压成一团。再使用旋转式打捞矛下入井内，抓住落物完成打捞。使用旋转式打捞矛打捞钢丝落物时打捞矛应有一定的质量，要平稳操作、慢起慢下。
表1为一体式涡街流量计打捞统计表，可以看出自2016年9月开始即在现场进行了应用。为了展示试验成果的普遍性，分别从不同注入方式、不同落物深度、不同落物原因的角度，共应用3口钢丝落物井，打捞成功为100%。
5 结束语
（1）一体式涡街流量计结构设计合理，旋转机构实现了井下钢丝在钩身上的缠绕，软硬钩配合设计实现钢丝的多角度打捞，强磁片的设计实现了小物件落物的一次性打捞，也防止了短小钢丝落物的再次出现。
（2）一体式涡街流量计在一定程度上解决了常规打捞钢丝工具存在的捞不到、易滑脱等常见问题，使钢丝落物打捞成功率大幅提升，具有很大的推广应用价值。
在注水井分层测试工作中钢丝落物打捞一直是困扰采油测试工的一大难题，据不完全统计因井下落物而造成作业重配的注水、注聚井中绝大部分是钢丝落物造成的，占总落物重配作业井数的50%以上。造成这一现象的主要原因是丝落物不容易被抓牢而且上提打捞到的钢丝容易形成较大的钢丝团，堵塞上提通道，造成二次落物，打捞失败。因此，加工通用的有效的钢丝落物打捞工具，制定合理的打捞方案是提高打捞钢丝落物的成功率的关键。
按照落井钢丝长短分类落井钢丝可分为带短钢丝的落物和带长钢丝的落物，在以往打捞井下钢丝落物过程中常用的打捞工具就是钢丝打捞矛。这种打捞矛工具通常分为内钩和外钩2种，其原理就是通过钢丝连接配重杆下入井中，钩住断落抱团的钢丝，再从油管中起出即可，实现打捞目的。有时为了增大打捞成功率，采取“一把抓”式打捞工具，类似于古代的“飞钩爪”。但常规的打捞矛有2个缺点，地衣，由于常规打捞工具一般都是直上直下，不能360°范围内无死角打捞。第二，常规打捞工具在起出时虽然有的打捞矛也设置了锁紧装置，但由于钢丝自带形变，再加上有时负荷过大，易发生滑脱。针对常规打捞工具存在的不足，经过多次现场实践研制了一体式涡街流量计，一定程度上解决了以往常规打捞工具存在的不足。
1 一体式涡街流量计工作原理
1.1 工具结构
一体式涡街流量计主要由强磁吸片、硬钩、软钩、尖矛、转动轴、连接丝扣六部分组成（见图1）。打捞工具外径40mm，总长度450mm。转动轴外径30mm，长200mm。软钩2个，软钩成平面180度排列，软钩钩身直径6mm，尖矛长38mm。硬钩6个、硬钩角30°，强磁吸片镶嵌在硬钩钩身上。转动轴与硬钩钩身之间分别开槽，镶嵌直径6.5mm滚珠，转动轴依靠滚珠实现自由转动，并且依靠滚珠实现转动轴与硬钩间的锁定。
1.2 一体式涡街流量计工作原理
1.2.1 转动轴
设计时在转动轴与硬钩钩身之间的开槽内镶嵌滚珠，转动轴依靠滚珠实现自由转动，并且依靠滚珠实现转动轴与硬钩间的锁定。在转动轴的另一端设置了盘根槽，可以防止打捞工具在转动过程中退扣造成二次落物。打捞落物时依靠钢丝的右旋特性和落物与油管内壁的摩擦作用产生转动，促使钢丝缠绕在打捞工具上，实现打捞钢丝的初步固定，是短钢丝落物打捞的基础。
1.2.2 硬钩
该部分采用与工具主体一体连接的方式，两侧对称，钩齿与工具主体所称角度较小，所能承受的额定负荷更大，如图1显示，在与软钩配合下能够更好地抓住钢丝，上提时受力增强，有效提高打捞的成功率。
1.2.3 强磁吸片
该部分位于本装置的中间位置，采用具有强力磁性的材料物质制成，并且强磁吸片在硬钩的中间不会与油管内壁直接接触，防止了打捞工具在下入过程中粘贴油管或者配水器而无法继续下入。强磁吸片的主要有2个功能：地衣是用于吸附细小的钢丝及其他落物，解决常规打捞矛不易打捞细小落物的问题；第二是通过强磁的吸力将钢丝断头或部分钢丝吸起，使钢丝更容易使进入打捞钩内。
1.2.4 尖矛
尖矛采取J55钢制作成尖锥状、形状较粗，在本打捞工具下入井中时好先与钢丝落物接触，其推压钢丝使其成团，当钢丝压缩到一定程度时，由于钢丝形变产生的弹性势能使钢丝更容易套入打捞钩内。
1.2.5 软钩
该部分采用类似常规打捞矛的倒钩设计，同样是两侧对称，下井时紧贴油管内壁，由于钩体与打捞工具之间存在空隙，同时软钩本身形状较细，更容易钩住成团的钢丝，此外随着尖矛不断推压钢丝，软钩更容易穿过钢丝，使钢丝挂于硬钩内，通过与硬钩配合更好地抓住钢丝。
2 一体式涡街流量计使用方法
使用时一体式涡街流量计时首先要检查钩身能否自由转动，不能自由转动要清除钢珠开槽内的油污，钢珠磨损时要及时更换。要求软钩焊接良好，能够自由压缩并弹回，软钩处于自由状态时其外径要小于44mm。打捞工具部盘根不破损。自钢丝绳帽依次连接加重杆、震击器和一体式涡街流量计。下井时过注水井闸门前可能会卡闸门，可通过地面缓慢起下打捞工具解卡，下井过程中要按照相关标准不得超速，并且要试探性下入、防止打捞工具下入过深造成打捞的钢丝团过大卡死油管，造成打捞失败。
3 应用效果
在大庆油田第三采油厂北3-6-P71井测试时，当仪器下至井下800m时，由于钢丝有砂眼，800m钢丝连同流量计一起掉井，该井球座深度为1200m。为此进行了落物打捞。首先使用两片通井工具将井内钢丝压成一团。再使用旋转式打捞矛下入井内，抓住落物完成打捞。使用旋转式打捞矛打捞钢丝落物时打捞矛应有一定的质量，要平稳操作、慢起慢下。
表1为一体式涡街流量计打捞统计表，可以看出自2016年9月开始即在现场进行了应用。为了展示试验成果的普遍性，分别从不同注入方式、不同落物深度、不同落物原因的角度，共应用3口钢丝落物井，打捞成功为100%。
5 结束语
（1）一体式涡街流量计结构设计合理，旋转机构实现了井下钢丝在钩身上的缠绕，软硬钩配合设计实现钢丝的多角度打捞，强磁片的设计实现了小物件落物的一次性打捞，也防止了短小钢丝落物的再次出现。
（2）一体式涡街流量计在一定程度上解决了常规打捞钢丝工具存在的捞不到、易滑脱等常见问题，使钢丝落物打捞成功率大幅提升，具有很大的推广应用价值。