? 57 mm及以下抽油機(jī)井油管雙次防噴技術(shù)研究與應(yīng)用

姚麗紅（大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠）

2015年新《環(huán)境保護(hù)法》實(shí)施后，國(guó)家對(duì)環(huán)保工作的重視程度和監(jiān)管力度前所未有，大慶油田提出了“井口不出液、地層無(wú)傷害、地面無(wú)污染”的綠色作業(yè)發(fā)展方案，要求在油水井作業(yè)過(guò)程中必須避免對(duì)環(huán)境造成污染。而大慶油田年作業(yè)超過(guò)5.7萬(wàn)井次，由于地層壓力高，作業(yè)過(guò)程中井筒流體溢出或噴出，不但影響人員安全，而且污染環(huán)境[1-5]。目前，? 57 mm及以下抽油機(jī)井主要采用活堵或帽型活門實(shí)現(xiàn)初次下入時(shí)防噴，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)二次作業(yè)時(shí)防噴[6-8]。

為了解決初次下入和二次起出時(shí)油管液體噴濺的問(wèn)題，開展了抽油機(jī)井油管雙次防噴技術(shù)研究，研制了雙次防噴固定閥，利用內(nèi)部設(shè)計(jì)的活堵機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)下泵時(shí)防噴；利用壓差滑套啟動(dòng)二次防噴機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)起泵時(shí)防噴。

1 工藝管柱

油管雙次防噴工藝管柱由抽油泵、雙次防噴固定閥、篩管、尾管、絲堵等部分組成（圖1）。其中，技術(shù)核心是雙次防噴固定閥的設(shè)計(jì)，集一次防噴和二次防噴功能于一體，下管柱時(shí)將其連接在泵筒下端代替固定閥，利用內(nèi)置活堵密封油管通道，實(shí)現(xiàn)一次下井防噴；完井時(shí)，將柱塞提出泵筒，通過(guò)油管打低壓，憋掉活堵，開啟生產(chǎn)通道；二次作業(yè)時(shí)，通過(guò)油管打高壓，啟動(dòng)二次防噴機(jī)構(gòu)，再次密封油管通道，實(shí)現(xiàn)防噴。

圖1 油管雙次防噴工藝管柱結(jié)構(gòu)示意圖

2 核心工具及工作原理

2.1 雙次防噴固定閥

雙次防噴固定閥由上接頭、壓差滑套、二次防噴銷釘、鎖環(huán)、鎖環(huán)套、擋板、連接套、上閥座套、閥、閥座銷釘、閥座、下閥座套、活堵、一次防噴銷釘、彈簧、下接頭等組成（圖2）。其中，上接頭內(nèi)部設(shè)有臺(tái)階，防止調(diào)防沖距時(shí)，柱塞下行將二次防噴銷釘剪斷，導(dǎo)致工藝失效；閥、閥座與抽油泵原裝固定閥、閥座的規(guī)格型號(hào)相同，確保抽油泵在抽吸過(guò)程中的泵效；壓差滑套底端擋板設(shè)計(jì)足夠大的進(jìn)液孔，保證生產(chǎn)時(shí)過(guò)流量滿足泵抽液量，實(shí)現(xiàn)正常生產(chǎn)；二次防噴銷釘?shù)募羟辛π柽h(yuǎn)遠(yuǎn)大于一次防噴銷釘?shù)募羟辛?，防止憋堵時(shí)二次防噴銷釘剪斷；同時(shí)閥座銷釘與二次防噴銷釘，需設(shè)計(jì)足夠大的剪切力，防止在正常生產(chǎn)時(shí)受力剪斷，導(dǎo)致泵失效。

圖2 雙次防噴固定閥結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 工作原理

1）一次防噴原理。初次下泵作業(yè)時(shí)，將抽油泵原有固定閥拆除后，泵筒下端連接雙次防噴固定閥，內(nèi)置活堵與下閥座套通過(guò)O型盤根密封，封堵生產(chǎn)通道，實(shí)現(xiàn)一次油管內(nèi)防噴；按設(shè)計(jì)要求下至泵掛深度，調(diào)好防沖距后，將柱塞提出泵筒，通過(guò)井口油管正打壓至5 MPa，剪斷一次防噴銷釘，憋掉活堵，使油套連通，實(shí)現(xiàn)正常生產(chǎn)。

2）二次防噴原理。二次起泵作業(yè)時(shí)，先將柱塞提出泵筒，通過(guò)井口油管正打壓至15 MPa，二次防噴銷釘剪斷，壓差滑套下行，下端的擋板將閥壓緊在閥座上；同時(shí)鎖環(huán)與鎖環(huán)套咬合鎖緊，通過(guò)閥與閥座配合密封，再次封堵油管通道，從而實(shí)現(xiàn)二次作業(yè)時(shí)油管內(nèi)防噴。

3 室內(nèi)試驗(yàn)

3.1 單個(gè)工具試驗(yàn)

通過(guò)單個(gè)工具的一次反向承壓、各銷釘剪斷力、二次反向承壓等原理性試驗(yàn)，驗(yàn)證了雙次防噴固定閥一次防噴，固定閥、二次防噴等性能。

將組裝好的雙次防噴固定閥夾緊在臺(tái)鉗上，下端連接打壓頭，施加液壓至15 MPa，穩(wěn)壓5 min，觀察到工具上端無(wú)出液情況，說(shuō)明一次防噴效果良好。

卸掉打壓頭，連接于上端，施加液壓至5.2 MPa時(shí)，一次防噴銷釘剪斷，活堵憋掉；卸掉打壓頭，連接于下端，施加液壓，觀察到上端出液正常，說(shuō)明滿足固定閥功能。

卸掉打壓頭，連接于上端，施加液壓至15.5 MPa時(shí)，二次防噴銷釘剪斷；卸掉打壓頭，連接于下端，施加液壓至15 MPa，穩(wěn)壓5 min，工具上端無(wú)出液情況，說(shuō)明二次防噴效果良好。

3.2 整體管柱模擬試驗(yàn)

在模擬井中模擬現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過(guò)程，驗(yàn)證工藝管柱的可行性及現(xiàn)場(chǎng)適用性。將組裝好的雙次防噴固定閥連接于? 57 mm泵筒下端代替原有固定閥，下入100 m深模擬井中，坐油管掛，關(guān)閉套管閘門。

通過(guò)套管施加液壓至15 MPa，穩(wěn)壓5 min，觀察到工具上端無(wú)出液情況，說(shuō)明一次防噴有效。

油管連接打壓頭，施加液壓至4.8 MPa 時(shí)，壓力突降后上升，說(shuō)明活堵憋掉；卸掉打壓頭，通過(guò)套管施加液壓，觀察到上端出液正常，說(shuō)明滿足固定閥功能。

油管再次連接打壓頭，施加液壓至18 MPa，穩(wěn)壓5 min；卸掉打壓頭，施加液壓至15 MPa，穩(wěn)壓5 min，工具上端無(wú)出液情況，說(shuō)明二次防噴有效。

室內(nèi)單個(gè)工具試驗(yàn)與整體管柱模擬試驗(yàn)結(jié)果表明，雙次防噴工藝可以有效控制抽油機(jī)井油管內(nèi)溢流，實(shí)現(xiàn)一次、二次作業(yè)防噴，達(dá)到反向承壓15 MPa的技術(shù)指標(biāo)。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

截至2018 年底，油管雙次防噴工藝用于現(xiàn)場(chǎng)19口井中，防噴工藝管柱下入時(shí)套管有溢流，油管均無(wú)溢流，一次作業(yè)均防噴有效。其中二次作業(yè)8口井，起出時(shí)套管有溢流，油管均無(wú)溢流，防噴成功率達(dá)100%。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，油管雙次防噴工藝現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果良好，可以有效解決? 57 mm及以下抽油機(jī)井作業(yè)過(guò)程中油管出液?jiǎn)栴}，減少對(duì)環(huán)境的污染，施工簡(jiǎn)單方便，可進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

5 結(jié)論

1）針對(duì)? 57 mm 及以下抽油機(jī)井油管無(wú)法二次防噴的問(wèn)題，研制了油管雙次防噴工藝管柱，解決了檢泵作業(yè)過(guò)程中油管液體噴濺時(shí)污染環(huán)境問(wèn)題，為大慶油田綠色清潔作業(yè)提供了有效的技術(shù)支持。

2）雙次防噴固定閥集一次防噴、固定閥、二次防噴三種功能于一體，具有功能全面、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、布局合理、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。

3） ? 57 mm 及以下抽油機(jī)井油管雙次防噴工藝現(xiàn)場(chǎng)已取得較好的應(yīng)用效果，但憋堵和二次防噴是通過(guò)油管打高、低壓實(shí)現(xiàn)；現(xiàn)場(chǎng)憋堵時(shí)有可能存在誤操作導(dǎo)致二次防噴機(jī)構(gòu)啟動(dòng)，從而造成工藝失敗。下一步將在工具上端增加平衡滑套機(jī)構(gòu)，提高工具及工藝可靠性。