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        井下作業(yè)油管防溢防噴泄油技術(shù)研究

        2010-04-03 00:59:16孔慶軍
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2010年13期
        關(guān)鍵詞:凡爾抽油泵管柱

        孔慶軍

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

        1 目的意義

        在常規(guī)抽油機井井下修井過程中,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,當(dāng)?shù)貙幽芰看蟆⒕聣毫Ω邥r,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,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。以上兩種情況都會有大量井液傾泄到井場,嚴重污染了環(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。針對目前井下作業(yè)現(xiàn)狀,開展了適合油田生產(chǎn)實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,當(dāng)井下壓力大于油管內(nèi)壓力時,防溢防噴泄油裝置關(guān)閉進油通道,防止井噴;當(dāng)井下壓力小于油管內(nèi)壓力時,裝置打開油流通道,油管內(nèi)井液回流到套管,防止油管溢液。在下入油管、抽油泵過程中,裝置呈關(guān)閉狀態(tài),無論井下壓力大小,油管內(nèi)始終無井液。

        在作業(yè)完井時,通過旋轉(zhuǎn)或支井底方法使裝置導(dǎo)向機構(gòu)打開油流通道,恢復(fù)正常生產(chǎn)狀態(tài)。再次作業(yè)時,通過旋轉(zhuǎn)或支井底方法使裝置導(dǎo)向機構(gòu)關(guān)閉或打開油流通道,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,通過提放油管支撐人工井底來實現(xiàn)裝置進油通道的打開與關(guān)閉。管柱下井時,該裝置的換向銷處于換向套軌跡短槽位,此時防噴芯與防噴座的密封面接觸壓緊密封,進液通道關(guān)閉,同時球桿頂開固定凡爾,呈防噴狀態(tài)(見圖1a);管柱下井到位后,下放管柱尾管支撐井底,管柱負荷下降1-2噸,此時支撐軸上行推動支撐套上行,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防噴芯下行,換向銷換向至軌跡槽長槽處,此時防噴芯與防噴座分開,進液通道打開,同時球桿下行,固定凡爾落入凡爾座內(nèi),呈生產(chǎn)狀態(tài)(見圖1b);起管柱時,上提管柱卸下油管掛,加深下放管柱至井底,管柱負荷下降低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,此時與下井時防噴裝置的狀態(tài)相同,進液通道為關(guān)閉狀態(tài)。進液通道為關(guān)閉時,存在兩種情形:當(dāng)油套環(huán)空壓力大于油管壓力時,在下部環(huán)空液壓力作用下進一步壓縮彈簧,防噴芯與防噴座密封面壓緊密封,呈防噴狀態(tài)(見圖1a);當(dāng)油管內(nèi)壓力大于環(huán)空壓力時,防噴芯在上部油管液壓力作用下壓縮彈簧,與防噴座分開,呈泄油狀態(tài)(見圖1b)。

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        4 室內(nèi)實驗

        根據(jù)油井井下壓力情況,對支撐式防溢防噴泄油裝置的換向彈簧、輔助彈簧及機構(gòu)整體泄油防噴性能進行了室內(nèi)模擬實驗,裝置試驗最小泄油壓差為0.08MPa,防溢防噴壓力差最小為0.1MPa,最大達到20MPa,換向載荷達到9kN,泄油通道為∮24mm,重復(fù)換向20次成功率100%。檢測各項技術(shù)指標均達到設(shè)計指標,達到了下井條件。

        5 應(yīng)用效果評價

        5.1 高產(chǎn)井防噴功能應(yīng)用

        以檢泵井井1為例,說明支撐式防溢防噴泄油裝置防噴試驗情況。該井正常時日產(chǎn)液32t,日產(chǎn)油3.0t,沉沒度758m,設(shè)計泵深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,油管噴溢嚴重,大面積污染了井場,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,致使起原井管柱時嚴重井噴。按照設(shè)計方案下入組配管柱的過程中,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油液噴出,實現(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,說明支撐式防溢防噴泄油裝置泄油試驗情況。該井正常時日產(chǎn)液4.0t,日產(chǎn)油2.0t,沉沒度337m,設(shè)計泵深1098m,沖程2.5m,沖次6min-1,泵效26.4%。該井作業(yè)前井口無溢流量,起原井管柱時,油管內(nèi)油液全部傾泄到井場,污染了環(huán)境。按照設(shè)計方案下入組配管柱的過程中,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)井場污染問題,進一步改善了作業(yè)人員的工作環(huán)境,具有較好的社會效益。

        [1]張琪.采油工程原理與設(shè)計[M].山東:石油大學(xué)出版社,2001:135-141.

        [2]陳濤平,胡靖邦.石油工程[M].北京:石油工業(yè)出版社,2002:439-452.

        [3]甄維勝,李振智,林偉民.復(fù)雜斷塊油田開發(fā)中后期實用采油工程技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2001:47-54.

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