不壓井井下控制閥研制與應(yīng)用

李志廣 ，李 川，閆永維，李風(fēng)濤，張子佳

（大港油田 石油工程研究院，天津300280）①

在油井檢泵作業(yè)中，為了防止井涌、井噴事故發(fā)生，需要采用一定密度的泥漿或清水進(jìn)行壓井作業(yè)，增加了成本。由于施工或設(shè)計(jì)不當(dāng)，壓井作業(yè)容易造成油層污染，堵塞有效孔隙度和減少滲流面積。因此，研制了不壓井井下控制閥，在檢泵中實(shí)現(xiàn)不壓井作業(yè)，避免壓井作業(yè)對(duì)油層的損害。本文介紹了該閥的結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場試驗(yàn)情況。

1 技術(shù)分析

1.1 結(jié)構(gòu)

不壓井井下控制閥由抽油泵底閥、連接軸、密封體、單流閥體、外筒、下接頭等組成，如圖1。抽油泵底閥的上端與抽油泵下接箍的下端固定連接，下端與連接軸上端固定連接。單流閥體上端與連接軸下端固定連接，下端與彈簧座連接，支撐彈簧安裝在單流閥體內(nèi)孔中，并對(duì)閥進(jìn)行控制；壓帽安裝在抽油泵底閥的外面并坐在凸臺(tái)上，其依次與密封體、外筒、下接頭固定連接。密封體與連接軸、抽油泵底閥之間形成過流環(huán)腔，環(huán)腔通過連接軸和抽油泵底閥上的側(cè)孔與內(nèi)腔相通；在油井起下作業(yè)時(shí)，只需下放、上提油管柱即可控制井下液流通道的開、關(guān)。抽油泵底閥內(nèi)有擋球環(huán)、閥、閥座各一個(gè)，擋球環(huán)是由直徑相等的若干個(gè)過流孔組成，其作用是在抽油泵正常生產(chǎn)時(shí)，阻擋球離開并保持一定流量的液體通 過［1－2］。

圖1 不壓井井下控制閥結(jié)構(gòu)

1.2 工作原理

當(dāng)生產(chǎn)管柱下井時(shí)，將不壓井井下控制閥連接在抽油泵與封隔器（或錨定器）之間，隨管下井，此時(shí)，井下控制閥處于自由狀態(tài)。泵下油管重力通過壓帽作用在抽油泵底閥凸臺(tái)上，密封體與連接軸依靠O形圈密封住外腔通道，單流閥與閥座在支撐彈簧彈力作用下形成密封，封住內(nèi)腔通道，阻止井內(nèi)高壓液流上竄。

油管柱下至設(shè)計(jì)深度后，下放管柱使泵下封隔器（或錨定器）坐封。抽油泵底閥帶著連接軸同步下行，壓在密封體內(nèi)臺(tái)階處，此時(shí)，側(cè)孔Ⅱ與外筒內(nèi)腔聯(lián)通，泵下液體經(jīng)外筒與連接軸之間的環(huán)腔進(jìn)入抽油泵底閥內(nèi)，抽油泵即可正常抽油。

當(dāng)需要起管柱時(shí)，上提油管，抽油泵底閥帶動(dòng)連接軸上行，密封體與連接軸產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)（形成圖1所示的關(guān)閉狀態(tài)），阻止井下高壓液體沖向井口；而泵上液體經(jīng)過抽油泵底閥的側(cè)孔Ⅰ、密封體與連接軸的環(huán)腔、側(cè)孔Ⅱ作用在單流閥上，壓縮支撐彈簧下行，單流閥打開，泵內(nèi)液體經(jīng)閥座流到井筒內(nèi)，避免了井液隨油管帶到地面造成環(huán)境污染［3－5］。

1.3 主要技術(shù)參數(shù)

最大外徑 110mm

長度 650mm

兩端連接螺紋 2TBG

1.4 關(guān)鍵技術(shù)

1） 不壓井井下控制閥將抽油泵底閥與井下開關(guān)的作用合二為一，且具有防噴、洗井、生產(chǎn)、泄油功能，避免檢泵中壓井作業(yè)造成儲(chǔ)層傷害。

2） 該不壓井井下控制閥依靠油管柱的上提、下放控制井下液流通道的啟閉。

2 現(xiàn)場應(yīng)用

不壓井井下控制閥需要與抽油泵配套使用，二者組合成為自泄油防噴泵，于2009－02－06首次在大港油田采油二廠岐23－25井試驗(yàn)。管柱結(jié)構(gòu)如圖2。試驗(yàn)前該井日產(chǎn)液量為6.37m3，生產(chǎn)井段為2 680.5～2 723.4m。進(jìn)行不壓井作業(yè)后日產(chǎn)液量達(dá)到了12.08m3，表明不壓井井下控制閥的應(yīng)用取得了良好的效果。

圖2 岐23－25井的管柱結(jié)構(gòu)

通過表1所列舉的5口井的試驗(yàn)情況說明：使用不壓井井下控制閥以后，產(chǎn)液量和泵效有明顯提高。該井下工具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

表1 不壓井井下控制閥在大港油田的試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3 結(jié)論

1） 研制的不壓井井下控制閥具有雙向單流閥及配套的閥體和控制機(jī)構(gòu)，增加了洗井、泄油的功能，是集防噴、洗井、生產(chǎn)、泄油為一體的井下專用工具。在檢泵時(shí)實(shí)現(xiàn)不壓井作業(yè)，保護(hù)了油層。

2） 在大港油田的5口井進(jìn)行試驗(yàn)，提高了泵效和產(chǎn)液量，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

［1］《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

［2］姚春冬.石油鉆采機(jī)械［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1994.

［3］孫絳雪.油層保護(hù)閥的設(shè)計(jì)［J］.中國科技信息，2006（10）：103.

［4］采油技術(shù)手冊(cè)編寫組.采油技術(shù)手冊(cè)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1996：754－760.

［5］杜 勇，李積祥，侯洪濤，等 .液按控式井下流量控制閥研制與應(yīng)用［J］.石油礦場機(jī)械，2012，41（10）：86－87.