耐高壓熱采盤根盒的研制與應(yīng)用

侯雙亮

耐高壓熱采盤根盒的研制與應(yīng)用

侯雙亮

（中國石化河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院，河南 鄭州 450000）

河南油田新疆采油廠春光作業(yè)區(qū)注汽壓力高達20MPa，開始使用耐壓不超過15MPa的常規(guī)熱采盤根盒，經(jīng)常出現(xiàn)井口漏汽現(xiàn)象，被迫提前燜井。為此研制了新型耐高壓熱采盤根盒。該盤根盒除了常規(guī)熱采盤根盒的低壓橡膠盤根和高壓橡膠盤根，增加了一級金屬柱塞密封機構(gòu)。注汽時采用耐高溫復(fù)合材料盤根加金屬柱塞兩級密封，耐壓可達25MPa；生產(chǎn)時通過橡膠盤根加復(fù)合材料盤根兩級密封，耐壓可達18MPa。該盤根盒獲國家實用新型專利（ZL201420666013.8）。目前，春光作業(yè)區(qū)156口熱采井，均采用該種耐高壓熱采盤根盒，沒有出現(xiàn)井口漏汽、漏油現(xiàn)象，滿足了現(xiàn)場注汽、生產(chǎn)需要。

耐高壓；熱采；盤根盒

河南油田春光作業(yè)區(qū)熱采井油層埋藏深度垂深在920～1 050m，地層破裂壓力梯度0.02MPa/m，井口注汽壓力在16～20MPa。常規(guī)的熱采盤根盒采用橡膠盤根和石墨盤根兩級密封，應(yīng)用過程耐壓不超過15MPa，注汽時容易出現(xiàn)井口漏汽、被迫提前燜井、注汽量達不到要求的問題，生產(chǎn)過程中井口有漏油現(xiàn)象［1］。為此研制了可以耐壓25MPa、耐溫350℃的新型熱采盤根盒，獲得國家實用新型專利（ZL201420666013.8），經(jīng)現(xiàn)場試驗效果良好，目前春光作業(yè)區(qū)156口井均采用該種盤根盒，注汽生產(chǎn)正常。

1 常規(guī)熱采盤根盒的缺陷

常規(guī)熱采井口密封裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示［2］。

該盤根盒的工作原理是：連接體8下部與井口裝置用卡箍連接；主體4上部是橡膠盤根密封腔，抽油時，壓帽1通過壓套2壓緊一組橡膠盤根來達到密封井口的目的；注汽時，通過旋緊主體4的下部螺紋擠壓石墨密封圈來承受高溫高壓的蒸汽。

圖1 常規(guī)熱采井口盤根盒結(jié)構(gòu)

該盤根盒的主要不足是：該盤根盒在現(xiàn)場注汽過程中耐壓不超過15MPa。春光區(qū)塊熱采井的注汽壓力在16～20MPa。為避免高溫高壓蒸汽刺漏井口，有時需要提前燜井，導(dǎo)致無法達到設(shè)計的配注汽量，油汽比較低。

2 耐高壓熱采盤根盒結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 結(jié)構(gòu)

耐高壓熱采盤根盒，從上到下依次為低壓盤根密封總成、高壓盤根密封總成和金屬密封總成。結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 耐高壓熱采盤根盒結(jié)構(gòu)圖

上盤根盒內(nèi)的低壓盤根采用常用的橡膠材料，可以耐受120℃；下盤根盒內(nèi)的盤根采用特殊研制的耐高溫的復(fù)合材料，可以耐受350℃高溫。

密封套管采用抽油泵泵筒加工工藝制作，密封堵塞采用抽油泵柱塞加工工藝制作。二者配合間隙采用抽稠泵常用的配合間隙，避免由于熱脹冷縮導(dǎo)致注汽時密封堵塞卡死在密封套管內(nèi)。

2.2 工作原理

注汽前，停抽油機，擰下放氣堵塞，上提光桿，密封堵塞隨之上行，油管內(nèi)的液體通過放氣閥體內(nèi)的閥腔排出，密封堵塞與密封套管緊密配合，擰緊放氣堵塞，更換下盤根，擰緊上盤根盒、鎖帽，注汽時高壓密封盤根總成與金屬密封總成形成兩級密封，共同承受高溫高壓蒸汽的上頂力。

放噴結(jié)束，轉(zhuǎn)抽前，擰開壓帽，更換上盤根，下放光桿，密封堵塞與密封套管脫開，此時低壓密封盤根和高壓密封盤根均可對光桿起到密封作用，防止油液濺出井口污染環(huán)境。

3 技術(shù)特點

①通過金屬密封總成的節(jié)流，高壓蒸汽的壓力得到較大程度的降低，減少了對高壓密封盤根向上的上頂力。該盤根盒可以在350℃時耐壓25MPa。②該熱采盤根盒注汽時通過高壓密封盤根總成和金屬密封總成形成的兩級密封來實現(xiàn)對高溫高壓蒸汽的密封，與常規(guī)的熱采盤根盒相比，多了一個金屬密封總成，使整個盤根盒在注汽階段承受高溫高壓的性能大為提高。

4 主要技術(shù)參數(shù)

耐溫：350℃。耐壓：25MPa。適用光桿外徑：22～32mm。

5 現(xiàn)場應(yīng)用

截至2016年9月，河南油田春光作業(yè)區(qū)累計有156口稠油熱采井，井口注汽壓力在13～20MPa，其中142口井注汽壓力在15MPa以上，見表1。

表1 平均井口注汽壓力

初期注汽時，采用常規(guī)的熱采盤根盒，耐壓不超過15MPa，一旦注汽壓力高，就被迫提前燜井，無法達到配注汽量、無法對井底原油有效加熱降黏，造成油汽比低；有時井口出現(xiàn)漏汽現(xiàn)象，造成較大的安全隱患。生產(chǎn)時，有井口漏油現(xiàn)象。應(yīng)用該耐高壓熱采盤根盒后，注汽過程再未出現(xiàn)井口刺漏現(xiàn)象，保障了注汽安全，提高了注汽效果。例如，春10II2-6-8H井，第一周期采用常規(guī)熱采盤根盒，注汽壓力到15MPa時提前燜井，沒有達到設(shè)計注汽量；第二周期采用耐高壓熱采盤根盒，注汽壓力達到18.2MPa，注汽正常，達到了設(shè)計的注汽量，開抽后生產(chǎn)時間、累計產(chǎn)油量、日均產(chǎn)油量、油汽比都大幅提高。生產(chǎn)過程也沒有出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，具體見表2。

目前該熱采盤根盒在河南油田春光作業(yè)區(qū)全面應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟效益。

表2 春10II2-6-8H井注采數(shù)據(jù)對比表

6 結(jié)論

①常規(guī)熱采盤根盒采用低壓橡膠盤根和高壓橡膠盤根兩級密封，注汽時耐壓不超過15MPa。研制的耐高壓熱采盤根盒在常規(guī)熱采盤根盒在的基礎(chǔ)上，增加了一級金屬柱塞密封機構(gòu)。通過高壓盤根密封總成和金屬密封總成兩級密封，在注汽時能夠承受350℃高溫和25MPa壓力，滿足熱采井注汽時對井口光桿的密封要求，保證不漏汽。該產(chǎn)品獲得國家實用新型專利（ZL201420666013.8）。

②金屬密封總成的密封堵塞和密封套管采用抽稠泵的柱塞和柱塞的加工工藝和配合間隙，能夠?qū)Ω邷馗邏旱恼羝?jié)流降壓，減少對上部的高壓盤根的沖擊，同時避免熱脹冷縮導(dǎo)致密封堵塞卡死在密封套管內(nèi)。

③現(xiàn)場應(yīng)用表明，該熱采盤根盒能夠滿足多輪次高壓注汽密封要求，可以在國內(nèi)的稠油熱采井上推廣應(yīng)用。

［1］逯登太，張先國，常新梅，等.新式井口盤根盒在稠油熱采中的應(yīng)用［J］.工業(yè)安全與環(huán)保，2011（6）：49-50.

［2］肖宇，劉新福，綦耀光，等.采油井口密封裝置的研制［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2009（17）：1-4.

Development and Application of High Pressure Thermal Recovery Cartridge

Hou Shuangliang
（Petroleum Engineering Technology Research Institute,Petro China Henan Oilfield Company，Zhengzhou Henan 450000）

For no more than 15MPa,the packing box of conventional thermal pressure in Henan oilfield,Xinjiang oil production plant spring operation area of steam injection pressure up to 20MPa,developed a new high pressure thermal recovery packing box.The packing box of steam injection with high temperature resistant composite packing with metal plunger two seal,pressure up to 25MPa;the production of rubber packing with composite packing two stage seal,pressure up to 18MPa.The packing box won the national utility model patent(ZL201420666013.8).The 156 hot spring area wells,were used by the high pressure thermal recovery wellhead packing box,no leakage,leakage phenomenon,to meet the needs of the steam injection and production.

high pressure；thermal recovery；packing box

TE933.2

A

1003-5168（2017）09-0042-03

2017-08-01

侯雙亮（1985-），男，本科，工程師，研究方向：采油工藝技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用。