電泵井專用防噴器在遼河油田的應用

杜延濤

摘 要：電泵井專用防噴器主要是針對電泵井下入電纜特殊性開發(fā)出一項技術，在發(fā)現(xiàn)井涌時，不需剪斷三根電纜，能及時有效完成對井口的密封，提高小修作業(yè)的井控裝備水平，節(jié)省關井時間，同時減少因開關井造成電纜的損失。

關鍵詞：防噴器，電泵井，井控，井涌

引言

SAGD舉升具有高溫、大排量、大斜度三方面技術特點，技術難度較常規(guī)舉升大幅度增加。油田公司近幾年來針對有桿泵系統(tǒng)在SAGD井下深和最大排量兩個方面存在的技術局限性，開展了高溫潛油電泵技術研究與試驗，無論是國外的斯倫貝謝電泵還是國產高溫電泵均見到了良好的生產效果。但是高溫潛油電泵的應用時間還偏短，相應的作業(yè)井控技術還不完善，主要是電泵由于需要捆綁電纜的特殊性，目前沒有配套的大尺寸的電泵井口防噴器，作業(yè)時井控裝備配置較低。研究電泵井專用防噴器，解決高溫電泵井作業(yè)施工防井噴的難題。

1、電泵井特點

SAGD電泵井油管管柱上捆綁了三根電纜，包括一根扁電纜寬31.5mm，厚12mm，以及兩根口徑4mm、6mm的測試電纜，并排分布。并且每隔4～5m就有一個卡電纜的卡子，若安裝常規(guī)防噴器，部分工具無法下入井內。即便安裝了，遇到井涌和井噴，只能先把所有電纜剪斷一段后再搶裝常規(guī)防噴器，然后把無電纜的一段油管放到防噴器的位置才能關閉防噴器，制止井噴。上述操作會延誤關井最佳時間，另一方面，電纜被剪斷造成很大的損失。

2、電泵井專用防噴器

2.1整體設計

電泵井防噴器主要由上殼體、下殼體、支撐圈、油缸、活塞、密封件等組成。工作原理：當發(fā)現(xiàn)井涌需要封井時，從液壓控制裝置輸來的高壓油從殼體下部油口進入活塞下部的關閉腔，推動活塞上行，活塞又推動呈半球狀的密封膠芯上行，由于受半球形頂蓋的限制，迫使膠芯在上行過程中沿著頂蓋球面向上、向井口中心運動，直至支承筋間橡膠被擠出而抱緊鉆具或全封閉井口，達到封井的目的。當高壓油從殼體上部油口進入活塞上部的開啟腔，推動活塞下行，作用在膠芯球面上的擠壓力消除，膠芯在本身彈性力作用下逐漸復位，達到開井的目的。

2.2主要參數(shù)設計

（1）垂直通徑：280mm （11in）；

（2）額定工作壓力：21MPa （3000psi）

（3）溫度等級：T-20 （-29～121℃）

（4）適用介質：油、水、氣（H2S）、泥漿等

（5） 性能級別： PR1

（6） 材料等級：EE

（7） 產品規(guī)范級別： PSL3

（8） 操作形式：液動

（9操作系統(tǒng)額定工作壓力： 21MPa （3000psi）

（10）整機重量： 3400 Kg

2.3 主要配套裝置研制

2.3.1膠芯

采用半球形，它是由沿半球面呈輻射狀的弓形支承筋與橡膠組成，支承筋用合金鋼制造。在膠芯打開時，這些支承筋將離開井口，回復原位。密封面設計為波浪狀，膠芯受擠壓填補完井內管柱與防噴器之間的環(huán)形空間后，多余的橡膠會由波浪的峰頂向峰底或其它有空隙的地方移動，由于每個波浪的面積較小，所以橡膠更容易擠入電纜與管柱之間的細小縫隙，從而達到密封帶電纜的管柱的效果。其膠芯具有以下四大優(yōu)點：

（1）不易翻膠：在封井狀態(tài)，井壓使膠芯中部橡膠上翻，而支承在球面上的支承筋阻止上翻，使橡膠處于安全受擠壓狀態(tài)，可承受較大的壓力而不致撕裂。

（2）漏斗效應：球形膠芯從自由狀態(tài)到封閉狀態(tài)，各橫斷面直徑的縮小是不等的，上部縮小的數(shù)值大，下部縮小的數(shù)值小，因而膠芯項部擠出橡膠最多，底部最少，形成倒置漏斗狀。這種橡膠的流向不僅可以提高密封性能。

（3）橡膠儲備量大：這種膠芯的橡膠儲量比其他類型的膠芯大得多，有較多的備用橡膠可陸續(xù)擠出補充，適于在管柱和電纜接觸不規(guī)則的場合使用。

（4）井壓助封：在關井時，作用在活塞內腔上部環(huán)形面積上的井壓向上推活塞，促使膠芯密封更緊密。

2.3.2液控裝置

WGFK75-1型外掛式電泵井控制裝置是專門為適應修井作業(yè)而設計的一種同修井機配合使用的便攜式小型外掛式電泵井防噴器控制裝置。該型控制裝置具有安全、質量可靠、使用維護方便、適用性強能特點，（常規(guī)控制箱外形尺寸長2400×寬1290×高1850mm）。結構緊湊液壓油泵與電機串在一起，常規(guī)油泵與電機通過鏈條和鏈輪傳動），為蓄能器提供動力，蓄能器儲蓄液壓能，關閉或打開防噴器由蓄能器儲蓄液壓能提供動力。

3、室內試驗

一共進行了三次室內實驗，第一次室內實驗：由于防噴器膠芯硬度大，無法密封管柱和電纜空隙，試驗失敗。第二次室內實驗：動力電纜內有縫隙，無法達到密封效果。第三次室內實驗：動力電纜剪斷，密封兩根電纜，達到封井效果。目前聯(lián)系廠家進行動力電纜改進，電纜內填充橡膠材質，達到電纜內密封。

4、現(xiàn)場試驗

截止2018年10月在電泵井防噴器在遼河油田應用，共實施杜84-興H51、杜84-興H54兩井次，整個施工從早上六點開始到下午五點，整個過程防噴器安裝過程順利，安裝完成后開關靈活，之后下入電泵，在下入10根油管時關閉防噴器，測試三根電纜，電纜無損害，井口密封，共歷時11小時，安全完成電泵井施工。

5、結論

（1）該防噴器的研制成功，可為小修作業(yè)提供可靠的工藝設備，保障電泵井施工中人員、設備的安全，并為油氣資源、生態(tài)環(huán)境的保護提供可靠的保障。

（2）井口位置空間有限，環(huán)形防噴器體積較大，需擴大井口空間才能安裝防噴器。對電纜性能考慮不足，動力電纜內密封差，需對電纜內從新填充橡膠才能密封。

參考文獻：

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[2] 胡霄，翟桂新，胡慧婷，張旺寧，高懷偉，雷寬成.補償式多用途環(huán)形防噴器的研制[J].石油礦場機械.2013，42（03）：91-93