浅谈井下油管锚定器.doc

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1、浅谈井下油管锚定器摘要：在井下措施作业和有杆泵抽油生产过程中，现场主要使用井下油管锚定器对管柱进行固定。尤其是在有杆泵抽油生产时，井下油管锚定器可以有效控制油管伸缩，减少冲程损失，以提高泵效。文章介绍了目前井下油管锚定器的应用现状，分析了一些新型锚的结构特点，指出了未来我们应该关注的井下油管锚定器的研究方向。关键词：井下锚定器油管伸缩冲程损失应用现状前言在井下措施作业和有杆抽油生产过程中，由于生产或措施管柱在一些因素（动液面的不断下降，泵挂越来越深，热洗措施等）的影响下，不可避免的面临管柱伸缩，受力状态恶化等一些问题。目前，现场主要通过井下油管锚定器（以下简称

2、油管锚）来解决上述问题。油管锚是一种生产及措施井井下管柱锚定用井下装置，可以改善管柱受力状态，降低管柱疲劳损坏，控制管柱的伸缩，减少漏失，延长管柱的使用寿命。在有杆泵抽油生产过程中对管柱进行固定，可以减少冲程损失，提高泵效；在压裂、酸化等工艺中对管柱进行固定，可以提高井下工具及管柱的承压能力。它也可以作为一种机构，设计在其他井下工具（如封隔器）上，发挥其作用。油管锚在设计上一般应考虑以下几点：1、防止失效造成作业。2、安装使用方便，坐卡尽量不使用辅助设备。3、不应恶化管柱的受力状况。4、解卡释放安全可靠。油管锚的分类目前国内外油管锚的结构原理大致相同，基本可分

3、为两大类：一、机械式油管锚机械式油管锚是靠摩擦块与套管壁之间的摩擦力来实现坐卡的。它又可分为：1、机械式卡瓦油管锚机械式卡瓦油管锚是最早使用的油管锚定工具，该类锚依靠管柱自身重量坐卡，其优点是可以把部分油管柱重量转移到套管上，减少上部油管的拉力。但因其是依靠管柱的重量来坐卡的，将造成锚以上至中性点管柱产生螺旋弯曲和偏磨问题。另外，在常规抽油泵工作过程中，下冲程动液面以上油管内的液柱质量将在油管上产生一个作用力，该力将产生由虎克定律引起的长度变化和螺旋弯曲从而使泵下油管缩短。2、机械式油管张力锚机械式油管张力锚一般采用旋转上提管柱的方式完成锚的坐卡，采用下放管柱

4、方式释放。其优点是张力锚至井口悬挂器管柱始终处于张力状态，消除了油管弯曲。但若液面较深，动液面以上液柱重量大于管柱的预紧力时，管柱仍然会产生一个由虎克定律引起的管柱伸长。当遇特殊情况无法释放时，一直处于张力状态特别是紧急释放的大力提拉，对上部油管的强度将是一个很大的考验。另外，张力锚的使用存在现场操作工序复杂，管柱所承受的预拉力需要精确计算的问题。二、液力式油管锚液力式油管锚是靠液力作用来实现坐卡的。按其坐卡方式可分为：1、压差式油管锚压差式油管锚一般是利用油套自身压差实现锚定。在油套压差的作用下，镶嵌在锚本体上的锚爪伸出，锚定在套管上。其优点是可以在抽油过程

5、中自动实现锚定。另外，因其启动压差较小，管柱基本上处于自重拉伸状态，具有较好的控制管柱伸缩和防止杆管偏磨的作用。有的压差式油管锚还带有泄压解除锚定机构，通过油管加压泄流，打开泄压活塞，油管内的液体泄流到油套环空，当内外液面平衡，油套压差为零时，锚爪在弹簧力的作用下收回，解除锚定。在现场使用中，压差式油管锚也存在一些问题，如泄压活塞非正常打开；胶圈或锚爪本体破碎引起锚爪部位的泄漏。为满足使用要求，液压油管锚还要有较大的内通径，这将加大锚爪的加工难度和降低其抗疲劳强度。2、憋压式油管锚憋压式油管锚是利用油管憋压来实现坐卡的。又可以分为：（1）液压双向卡瓦油管锚：主

6、要由坐卡机构和双向卡瓦锚定机构等部分组成。从结构上看，它较好地解决了压差式油管锚存在漏点多的问题，同时又具有可双向锚定油管的优点，有效地控制了管柱的伸缩，并且管柱受力合理。但其解卡释放问题是用户所担心的。（2）液压单向卡瓦油管锚：主要由坐封机构和单向卡瓦锚定机构等组成。在泵抽油过程中，同样可以随着油管内液面的逐步升高加强锚定。相对于双向卡瓦油管锚，单向卡瓦油管锚虽然在结构设计上采用了单向锚定方式，但通过受力分析可知它同样可以控制油管伸缩。目前，使用的单向卡瓦油管锚有2种，一种是用剪切销钉来控制锚的坐封；另一种带有坐封弹簧，坐封时首先压缩弹簧，然后将卡瓦撑开锚定

7、在套管上。对于机械式油管锚，由于井斜、油稠、套管变形、套管壁腐蚀等原因，致使坐锚成功率低，再加上本身结构方面的原因，该类锚使用越来越少。压差式液力油管锚在一定程度上克服了机械式油管锚的不足，较为广泛地应用于有杆泵抽油井中，但对于一些举升高度小的油井，这种油管锚往往会由于压差过小以至于锚定力达不到要求，甚至锚不住；对有些结垢、腐蚀较为严重的井，锚爪卡在套管上收不回来的现象时有发生。憋压式液力油管锚能够满足油管锚的基本要求，但其锁紧机构在坐锚压力卸掉之后锁簧回弹，使锚牙松动，在频繁的交变载荷和震动的作用下失效的情况也时有发生。油管锚的一些新的研究成果下面介绍一下近

8、几年油管锚的一些最新研究成果：图1带泄