稠油配汽RQT -I型投球器研制與應(yīng)用

王 書(shū) 慧

（中國(guó)石油遼河油田公司，遼寧 盤錦 124109）

曙光油田主要以稠油注汽開(kāi)發(fā)為主。分層配汽汽技術(shù)是提高注入蒸汽利用率和提高油層縱向動(dòng)用程度的重要措施［1,2］。分層配注汽，需要從井口投球，關(guān)閉或打開(kāi)各注汽單元注汽閥。以往配注汽投球操作都是人開(kāi)、關(guān)井口閥門、倒流程，其操作順序是：將注汽鍋爐放空、關(guān)閉注汽井口油管閘門、關(guān)閉井口總閘門、打開(kāi)井口放空閘門、從放空閘門投球，并關(guān)閉放空閘門、緩慢打開(kāi)井口總閘門，注意聽(tīng)球是否落入隔熱管、確信球已經(jīng)落入隔熱管后打開(kāi)注汽井口油管閘門、關(guān)閉注汽鍋爐放空閥進(jìn)行注汽。這種投球方法，存在諸多弊端及安全隱患。一是操作過(guò)程需要多人配合，效率低；為保證安全性，需白天投球，不能保證注汽單元配汽的準(zhǔn)確性，影響油井生產(chǎn)；二是如果操作不當(dāng)，容易造成高溫、高壓管線破損，使操作人員受到蒸汽燙傷或者機(jī)械傷害；三是在爐子放空時(shí)，大量的蒸汽放到空氣中造成浪費(fèi)。為了徹底解決上述問(wèn)題，特研制了RQT-I型投球器 ，實(shí)現(xiàn)了在不放空注汽鍋爐、不開(kāi)關(guān)井口閥門、隨時(shí)都能完成各層配注器操作，節(jié)約了蒸汽，消除了操作過(guò)程中的安全隱患，保證操作人員安全性，降低操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)保證了油井各注汽單元的配汽量符合設(shè)計(jì)要求，提高了油井熱采吞吐效果。

1 技術(shù)研究

1.1 結(jié)構(gòu)及原理

如圖1所示，RQT -I型投球器由球架、壓環(huán)、壓帽、密封環(huán)、總成、大球、小球等組成。球架安裝在總成上，?38 mm球放在球架上部，?45 mm球放在總成里。球架通過(guò)壓環(huán)、密封環(huán)、壓帽等將其固定在總成上。作業(yè)時(shí)，其上、下端分別與熱注井口和油管頭上法蘭通過(guò)卡瓦連接。當(dāng)?shù)谝粚幼⑵螅M(jìn)行第二層注汽時(shí)，在正常注汽狀態(tài)將球架旋轉(zhuǎn)25度角，將?38 mm球投出，進(jìn)行第三層注汽時(shí)，在正常注汽狀態(tài)將球架旋轉(zhuǎn)90°，將?45 mm球投出，從而實(shí)現(xiàn)了不停爐，不開(kāi)放空、不倒閘門完成選配注操作。

圖1 稠油配汽RQT -I型投球器Fig.1 Steam distribution RQT-I tpe ball injetctou

1.2 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

該裝置樣品制成后，室內(nèi)進(jìn)行冷水耐壓試驗(yàn)，25 MPa壓下的強(qiáng)度試驗(yàn)密封無(wú)滲漏。室內(nèi)進(jìn)行高溫耐壓、耐溫試驗(yàn)5 h，20 MPa壓下密封無(wú)滲漏，手柄轉(zhuǎn)動(dòng)輕便，投球可靠。

1.3 技術(shù)特點(diǎn)

（1）該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、連接部分采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)易安裝和操作。

（2）該裝置設(shè)計(jì)了獨(dú)特的壓力平衡機(jī)構(gòu)［3］，使球架軸向受力始終處在平衡狀態(tài)，在任何情況下，球架都牢牢的裝在總成內(nèi)，避免了球架受高壓脫出投球器主體傷人的安全隱患，安全性強(qiáng)；

（3）優(yōu)選密封材料并優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其耐高溫高壓，正常注汽過(guò)程中，蒸汽不會(huì)發(fā)生泄漏；

（4）在注汽鍋爐不停、不放空狀態(tài)下，可在任意時(shí)間完成投球工作，實(shí)現(xiàn)三級(jí)配汽，保證實(shí)際注汽量與設(shè)計(jì)配汽量一致；

（5）徹底杜絕了井口閘門在高溫高壓狀態(tài)可能出現(xiàn)的機(jī)械事故和機(jī)械傷人、燙傷的危險(xiǎn)的可能性。

1.4 技術(shù)參數(shù)

結(jié)構(gòu)尺寸：高350 mm×200 mm；

最大通徑：?65 mm；

最大耐壓：25 MPa；

最高耐溫：350 ℃；

球架受力：軸向合力為0。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

2009年在曙光油田作現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)性試驗(yàn)，先后在 10口井上安裝使用，拆裝方便，在 8～18 MPa壓力、340 ℃的條件下，一個(gè)人能輕松轉(zhuǎn)動(dòng)球架實(shí)現(xiàn)投球，各處密封性能良好不滲不漏，能滿足不停注汽鍋爐、不放空、不倒閘門流程的條件下，能夠投放鋼球，實(shí)現(xiàn)投球選配注［4］。既保障了操作人員的生命安全又減輕其勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也提高注汽時(shí)率。該裝置使稠油、超稠油投球選配注投球操作達(dá)到了機(jī)械化操作的要求。2010年轉(zhuǎn)入大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用階段，共實(shí)施了110多口井，均取得了良好效果。

3 經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益分析

2009年以來(lái)，在曙光油田稠油超稠油區(qū)塊累計(jì)實(shí)施110余井次，徹底改善了熱注工操作的勞動(dòng)強(qiáng)度和操作的安全性，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

（1）過(guò)去投球操作需要近2 h，蒸汽放空量達(dá)到12~32 t，平均為20 t，浪費(fèi)嚴(yán)重，蒸汽單價(jià)按77元計(jì)算，單井平均損失 0.154萬(wàn)元，每年實(shí)施 150口井，應(yīng)用此裝置可直接減少經(jīng)濟(jì)損失23.1萬(wàn)元；

（2）由于過(guò)去操作復(fù)雜，工作量大，所以每次操作必須由兩人白天完成，由于注汽是連續(xù)的，大部分井都錯(cuò)過(guò)投球的最佳時(shí)間，使實(shí)際注汽量與配注量相差很大，影響油井產(chǎn)量和開(kāi)發(fā)效果【5】。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示由于配注井未能達(dá)到要求，單井平均周期產(chǎn)量影響近25 t，150口井將影響3 750 t。如果原油單位價(jià)格按1 480元/噸計(jì)算，應(yīng)用此裝置年可直接創(chuàng)效益為555萬(wàn)元；

（3）井口工作狀態(tài)是高溫高壓狀態(tài)，避免了操作順序錯(cuò)誤或操作人員之間配合不默契誤操作會(huì)造成井口操作人員燙傷；

（4）排除了因井口開(kāi)關(guān)閘門次數(shù)多，井口閘門在高溫高壓狀態(tài)容易出現(xiàn)閘門絲杠飛出的機(jī)械事故，存在機(jī)械傷人和燙傷危險(xiǎn)性；

（5）避免了由于注汽壓力高，投球時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)球被井內(nèi)高壓蒸汽推到注汽管線里，對(duì)注汽管線彎頭及彎曲處造成損傷，產(chǎn)生應(yīng)力集中點(diǎn)，注汽過(guò)程中存在管線破裂的危險(xiǎn)，發(fā)生生產(chǎn)事故［6］。

4 結(jié) 論

（1）該投球器徹底解決了稠油配汽井人工投球過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了安全、快捷、準(zhǔn)確操作；

（2）本投球器獨(dú)特壓力平衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)使投球器本身具有安全性和可靠性；

（3）本技術(shù)在其它需要投球操作的油田井下作業(yè)中，有著廣闊的應(yīng)用前景。

［1］吳順清,等.QXQ-I型投球器研制與應(yīng)用[J].吐哈油氣，1997，2(2):5.

［2］孟令尊,等.分層配注器波紋環(huán)空流場(chǎng)的數(shù)值模擬[J].石油機(jī)械，2006,34(2):1.

［3］高斌,等.341-110型液壓封隔的研制[J].油氣井測(cè)試，2006,15(1):58.

［4］劉恒,等.投球選注技術(shù)研究及應(yīng)用[J].石油鉆采工藝， 2002,24(5):44.

［5］劉貴滿, 李明. 歡西油田薄層稠油水平井注汽參數(shù)優(yōu)化研究[J]. 特種油氣藏, 2009,16(3):71.

［6］朱小平.連續(xù)油管在彎曲和內(nèi)壓共同作用下的疲勞壽命分析[J].鉆采工藝，2004，27(4):73.