井下作業(yè)油管防溢防噴泄油技術(shù)研究

孔慶軍

（大慶油田第七采油廠工程技術(shù)大隊(duì)，黑龍江 大慶163000）

1 目的意義

在常規(guī)抽油機(jī)井井下修井過(guò)程中，一般都是抽油泵筒直接連接固定凡爾作業(yè)。在起下油管時(shí)，當(dāng)?shù)貙幽芰看?、井下壓力高時(shí)，油管上端將噴出大量的井液；當(dāng)?shù)貙幽芰枯^小、井下壓力較低時(shí)，油管內(nèi)的存油由于井下泵固定凡爾密封作用而不能及時(shí)泄掉，起出的油管下端也將溢出大量的井液。以上兩種情況都會(huì)有大量井液傾泄到井場(chǎng)，嚴(yán)重污染了環(huán)境，惡化了員工的工作環(huán)境，與創(chuàng)建文明、健康、安全的工作環(huán)境和綠色環(huán)保油田的理念不符。針對(duì)目前井下作業(yè)現(xiàn)狀，開(kāi)展了適合油田生產(chǎn)實(shí)際的防溢防噴泄油技術(shù)研究。

2 技術(shù)思路

在起出油管、抽油泵時(shí)，當(dāng)井下壓力大于油管內(nèi)壓力時(shí)，防溢防噴泄油裝置關(guān)閉進(jìn)油通道，防止井噴；當(dāng)井下壓力小于油管內(nèi)壓力時(shí)，裝置打開(kāi)油流通道，油管內(nèi)井液回流到套管，防止油管溢液。在下入油管、抽油泵過(guò)程中，裝置呈關(guān)閉狀態(tài)，無(wú)論井下壓力大小，油管內(nèi)始終無(wú)井液。

在作業(yè)完井時(shí)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)或支井底方法使裝置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)打開(kāi)油流通道，恢復(fù)正常生產(chǎn)狀態(tài)。再次作業(yè)時(shí)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)或支井底方法使裝置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)關(guān)閉或打開(kāi)油流通道，防止井液噴出或溢出。

3 結(jié)構(gòu)組成及原理

3.1 結(jié)構(gòu)組成

支撐式防溢防噴泄油裝置由球桿、調(diào)整套、連接套、密封套、防噴座、防噴芯、換向彈簧、輔助彈簧、換向銷、短節(jié)、支撐軸、支撐套、接箍等組成。

3.2 工作原理

圖1 結(jié)構(gòu)原理圖

該裝置與抽油泵固定凡爾座相連，下端接箍連接尾管，通過(guò)提放油管支撐人工井底來(lái)實(shí)現(xiàn)裝置進(jìn)油通道的打開(kāi)與關(guān)閉。管柱下井時(shí)，該裝置的換向銷處于換向套軌跡短槽位，此時(shí)防噴芯與防噴座的密封面接觸壓緊密封，進(jìn)液通道關(guān)閉，同時(shí)球桿頂開(kāi)固定凡爾，呈防噴狀態(tài)（見(jiàn)圖1a）；管柱下井到位后，下放管柱尾管支撐井底，管柱負(fù)荷下降1-2噸，此時(shí)支撐軸上行推動(dòng)支撐套上行，換向銷換向至軌跡槽下部換向槽。上提管柱，支撐軸在尾管重力作用下行，與支撐套脫離，支撐套在輔助彈簧彈力作用下帶動(dòng)防噴芯下行，換向銷換向至軌跡槽長(zhǎng)槽處，此時(shí)防噴芯與防噴座分開(kāi)，進(jìn)液通道打開(kāi)，同時(shí)球桿下行，固定凡爾落入凡爾座內(nèi)，呈生產(chǎn)狀態(tài)（見(jiàn)圖1b）；起管柱時(shí)，上提管柱卸下油管掛，加深下放管柱至井底，管柱負(fù)荷下降低2-3噸，上提管柱，換向銷在彈簧力作用下?lián)Q向至軌跡槽短槽處，此時(shí)與下井時(shí)防噴裝置的狀態(tài)相同，進(jìn)液通道為關(guān)閉狀態(tài)。進(jìn)液通道為關(guān)閉時(shí)，存在兩種情形：當(dāng)油套環(huán)空壓力大于油管壓力時(shí)，在下部環(huán)空液壓力作用下進(jìn)一步壓縮彈簧，防噴芯與防噴座密封面壓緊密封，呈防噴狀態(tài)（見(jiàn)圖1a）；當(dāng)油管內(nèi)壓力大于環(huán)空壓力時(shí)，防噴芯在上部油管液壓力作用下壓縮彈簧，與防噴座分開(kāi)，呈泄油狀態(tài)（見(jiàn)圖1b）。

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4 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

根據(jù)油井井下壓力情況，對(duì)支撐式防溢防噴泄油裝置的換向彈簧、輔助彈簧及機(jī)構(gòu)整體泄油防噴性能進(jìn)行了室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)，裝置試驗(yàn)最小泄油壓差為0.08MPa，防溢防噴壓力差最小為0.1MPa，最大達(dá)到20MPa，換向載荷達(dá)到9kN，泄油通道為∮24mm，重復(fù)換向20次成功率100%。檢測(cè)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，達(dá)到了下井條件。

5 應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

5.1 高產(chǎn)井防噴功能應(yīng)用

以檢泵井井1為例，說(shuō)明支撐式防溢防噴泄油裝置防噴試驗(yàn)情況。該井正常時(shí)日產(chǎn)液32t，日產(chǎn)油3.0t，沉沒(méi)度758m，設(shè)計(jì)泵深914m，沖程2.7m，沖次8.5min-1，泵效55.5%。該井作業(yè)前井口就有較大的溢流量，起原井管柱時(shí)，油管噴溢嚴(yán)重，大面積污染了井場(chǎng)，主要原因是該井產(chǎn)能較高、含氣量較大，停抽后井下積聚能量較大，致使起原井管柱時(shí)嚴(yán)重井噴。按照設(shè)計(jì)方案下入組配管柱的過(guò)程中，由于油管內(nèi)壓力小于井下油套環(huán)空液柱壓力，裝置呈防噴狀態(tài)，起出井口的油管上端無(wú)油液噴出，實(shí)現(xiàn)了井口油管的防噴功能。

5.2 低產(chǎn)井泄油功能應(yīng)用

以檢泵井井2為例，說(shuō)明支撐式防溢防噴泄油裝置泄油試驗(yàn)情況。該井正常時(shí)日產(chǎn)液4.0t，日產(chǎn)油2.0t，沉沒(méi)度337m，設(shè)計(jì)泵深1098m，沖程2.5m，沖次6min-1，泵效26.4%。該井作業(yè)前井口無(wú)溢流量，起原井管柱時(shí)，油管內(nèi)油液全部?jī)A泄到井場(chǎng)，污染了環(huán)境。按照設(shè)計(jì)方案下入組配管柱的過(guò)程中，由于油管內(nèi)壓力大于井下油套環(huán)空液柱壓力，裝置呈泄油狀態(tài)，起出井口的油管內(nèi)的液體均泄入井內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了油管泄油功能。

6 結(jié)論

防溢防噴泄油裝置具有防噴泄油雙重作用；油管防溢防噴泄油裝置安裝于泵下，保持了原泵抽管柱結(jié)構(gòu)，不影響泵效；防溢防噴泄油裝置適用于新投產(chǎn)井、地層壓力高井及氣液比高井的油管溢流防噴控制；防溢防噴泄油裝置與井口防噴器等配合使用可實(shí)現(xiàn)不壓井作業(yè)，避免了壓產(chǎn)和油層傷害；防溢防噴泄油裝置較好地解決了油井作業(yè)井場(chǎng)污染問(wèn)題，進(jìn)一步改善了作業(yè)人員的工作環(huán)境，具有較好的社會(huì)效益。

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