摘要：油水井帶壓作業(yè)施工時，井下防噴開關或油管堵塞器失效井液外溢會造成地層損害及環(huán)境污染等問題。為解決該技術難題，防止安全環(huán)保等事故發(fā)生，研制了井口安全控制裝置。井口安全控制裝置可在油水井帶壓作業(yè)遇到井下防噴開關或油管堵塞器失效時，手動錨定于井口大四通下部第一根油管內(nèi)壁便于操作的部位，使其密封膠筒變形膨脹堵塞油管內(nèi)孔，防止井底高壓流體從井口溢出，為其他后續(xù)壓井措施贏得時間。井口安全控制裝置還可用于廢棄井及長停井的封井處理。該井口安全控制裝置安裝維護簡便、一次性投資低，還可重復使用，其各項技術指標完全達到了現(xiàn)場使用要求，應用效果良好。

關鍵詞：防噴;手動;錨定;密封;封井

1 概述

目前，我國各大油田后期采油廣泛采用注水驅油的方式提高油井產(chǎn)能。注水驅油開采方式致使地層壓力升高，油水井在維修時若采用壓井作業(yè)，高密度壓井液會降低地層孔隙的滲透率，使地層受到嚴重污染和損害，從而影響油水井后期注水效果，降低油井產(chǎn)能和采收率。為解決這一技術難題，各大油田進行了油水井帶壓作業(yè)工藝技術研究。該技術由于具有減少施工用液和外排井液、避免環(huán)境污染、縮短施工周期、降低作業(yè)成本、保護油氣資源和地層環(huán)境、提高生產(chǎn)效益等特點，受到各大油田廣泛的推廣和應用[1-3]。

油水井帶壓作業(yè)工藝技術的油套環(huán)空防噴通過安裝在井口大四通上的防噴裝置來實現(xiàn)，油管內(nèi)防噴采用油管堵塞器或井下防噴開關。在帶壓作業(yè)施工過程中，若油管堵塞器或井下防噴開關失效，在壓井措施實施之前溢出的流體會造成井場污染等安全環(huán)保事故發(fā)生。為解決上述技術難題，我們研發(fā)了井口安全控制裝置。

當帶壓作業(yè)施工過程中油管堵塞器或井下防噴開關失效造成油管內(nèi)發(fā)生溢流時，將上述井口安全控制裝置手動錨定于井口大四通下部油管內(nèi)壁便于操作的部位，使井口安全控制裝置的密封膠筒變形膨脹堵塞油管內(nèi)孔，達到防井噴或封井的目的。該井口安全控制裝置于2017年7月開始在各油田應用，應用效果表明：井口安全控制裝置在油管內(nèi)其他防噴措施失效時啟用，為其他后續(xù)壓井等防噴措施贏得了時間，其各項技術指標完全達到了現(xiàn)場使用要求，且具有安裝維護簡便、可重復使用、一次性投資低等特點。該井口安全控制裝置在油管內(nèi)實現(xiàn)錨定和密封功能后，將錨定手柄和防噴手柄取下可永久置于油管內(nèi)實現(xiàn)封井功能，還可用于廢棄井及長停井的封井處理。

2.井口安全控制裝置技術分析

2.1 結構

該井口安全控制裝置主要由接頭、長軸、錨定內(nèi)套、錨定手柄、鎖緊螺母、防噴螺母、防噴手柄、防噴桿、密封膠筒、外卡簧、密封皮碗、錨定卡瓦等組成，結構如圖1[7-9]。

2.2 工作原理

該井口安全控制裝置作業(yè)時，將其接頭上端與提升短節(jié)相連接，錨定卡瓦座的下端與抽油桿柱絲扣相連接，用大鉤帶動將提升短節(jié)及與之相連的井口安全控制裝置和抽油桿柱系統(tǒng)下到井口第一根油管內(nèi)孔便于手動操作的部位，進行人工錨定和密封操作。

錨定原理：錨定內(nèi)套上端部外螺紋與鎖緊螺母、旋轉螺母、錨定手柄、防噴螺母、防噴手柄、防噴桿的內(nèi)螺紋相連。旋轉螺母及其上的錨定手柄旋轉時帶動防噴桿同步旋轉，鎖緊螺母配合旋轉螺母實現(xiàn)旋轉功能。旋轉過程中，防噴桿下端頭部的圓錐形與錨定卡瓦的內(nèi)錐面配合實現(xiàn)軸向位移，錨定卡瓦張開，其卡牙在周向上同步外移，緊緊鍥入油管內(nèi)壁，實現(xiàn)錨定功能。當反方向旋轉錨定手柄時，錨定卡瓦的卡牙在開口彈簧圈作用下回縮，解除錨定狀態(tài)。

密封原理：井口安全控制裝置的防噴桿下端面與密封膠筒上端面相接觸。旋轉井口安全控制裝置的防噴手柄，推動防噴桿下移，防噴桿下移過程中擠壓密封橡膠筒，使其產(chǎn)生彈性形變，從而實現(xiàn)密封油管內(nèi)部空間的目的。密封皮碗的外徑大于油管內(nèi)徑，與油管內(nèi)壁為過盈配合，皮碗內(nèi)孔與錨定內(nèi)套外圓為過度配合，在管內(nèi)高壓流體作用下具有自封性，能起到輔助密封的效果。井口安全控制裝置中的O型圈可起到起密封間隙的作用。

該井口安全控制裝置用于封井工況時，在油管內(nèi)壁實現(xiàn)錨定和密封功能后，將錨定手柄和防噴手柄取下，使井口安全控制裝置永久置于油管內(nèi)，實現(xiàn)封井的目的。

2.3 井口安全控制裝置特點

人工進行坐封和解封，方便、快捷、錨定可靠性高。它具有密封皮碗和密封膠筒兩道密封防線，密封壓力≥10MPa，密封可靠性高。主要承力部件材質(zhì)為經(jīng)過熱處理的合金鋼，具有強度高、耐腐蝕的特性;密封膠筒和密封皮碗選用氟橡膠，并與鋼骨架硫化在一起，具有耐壓高、耐磨性強的特點。與其他帶壓作業(yè)防噴裝置相比，具有總長小、重量輕、便攜性能好、可重復使用、一次性投資小等優(yōu)點，其設計符合安全環(huán)保要求。

3.結論

（1）井口安全控制裝置在長停井封井的現(xiàn)場應用表明，井口安全控制裝置性能完全滿足封井工況的安全要求，與封井器聯(lián)合使用，可實現(xiàn)長停井的雙重安全防護。

（2）井口安全控制裝置在油水井帶壓作業(yè)井下防噴開關或油管堵塞器失效時的現(xiàn)場應用表明，該井口安全控制裝置作為帶壓作業(yè)工藝技術的配套工具，操作簡便、快捷，可對事故油水井快速錨定密封，有效地防止了帶壓作業(yè)工藝技術中油管內(nèi)防噴措施失效時溢流、井噴等安全環(huán)保事故的發(fā)生，推動了油水井帶壓作業(yè)工藝技術的發(fā)展。

（3）井口安全控制裝置一次性投資小、易于維護、可重復使用，符合油田公司低成本發(fā)展戰(zhàn)略。

參考文獻：

[1]吳新民.高壓油水井帶壓作業(yè)工藝研究[J].石油天然氣學報（江漢石油學院學報）.2010，32（2）：349-351.

[2]樊獎平，張高峰，等.帶壓作業(yè)井口安全控制裝置現(xiàn)狀與發(fā)展[J].石油礦場機械，2008，（27）：126-127.

[3]肖軍亮，李保紅，等.使用不壓井作業(yè)井口安全控制裝置降低作業(yè)成本[J].內(nèi)蒙古石油化工，2001，（27）：126-127.

作者簡介：

顧維遠，2015年7月畢業(yè)于重慶科技學院石油工程專業(yè)，學歷本科，2015年7月至今在重慶市安全生產(chǎn)科學研究有限公司工作，主要從事油氣田開采和石油天然氣管道運輸安全評價報告編制工作。