開(kāi)啟固定凡爾泄油技術(shù)研究與試驗(yàn)

于海山（大慶油田有限責(zé)任公司第八采油廠）

油井檢修作業(yè)過(guò)程中，抽油泵泵筒及其上部油管內(nèi)存儲(chǔ)的大量原油被帶至地面，易造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)[1-7]。作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)一直以來(lái)都是采用防滲布圍擋和應(yīng)用污油回收設(shè)備回收統(tǒng)一送至污油回收點(diǎn)處理的環(huán)保施工措施，但成本投入大、效果不理想[8-10]。為了實(shí)現(xiàn)原油不帶至地面，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過(guò)的幾種泄油器和可泄油抽油泵，普遍存在3 個(gè)問(wèn)題：一是以開(kāi)孔的形式泄油，孔以下管內(nèi)仍存有原油；二是存在漏失隱患，泄油孔密封在井下復(fù)雜的溫度、壓力及腐蝕性條件下容易失效；三是大幅增加井下工具成本，綜合其效果很難普遍推廣。在當(dāng)前油田環(huán)保形勢(shì)嚴(yán)峻和成本問(wèn)題突出的矛盾下，進(jìn)一步降低檢修作業(yè)安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)、降低維護(hù)成本，還要從抽油泵這個(gè)必用井下工具出發(fā)，應(yīng)用泵身不開(kāi)孔就能實(shí)現(xiàn)泄油功能的抽油泵，沒(méi)有密封漏失隱患，又能避免油污對(duì)環(huán)境造成污染。

從抽油泵系統(tǒng)的工作原理出發(fā)，確定了造成油井檢修作業(yè)時(shí)原油無(wú)法泄出問(wèn)題的根源是抽油泵內(nèi)固定凡爾坐封。如果能夠開(kāi)啟抽油泵固定凡爾，就能利用固定閥座的中心孔使原油完全泄出泵筒，這樣就實(shí)現(xiàn)了泵身不開(kāi)孔又能泄油，避免了泵身開(kāi)孔帶來(lái)的漏失隱患和泄油不完全的問(wèn)題。

1 技術(shù)研究

1.1 結(jié)構(gòu)組成

通過(guò)創(chuàng)新方法研究，設(shè)計(jì)了固定凡爾開(kāi)啟裝置，主要由上接頭、外筒、固定閥罩等組成（圖1）。上接頭連接泵筒，使柱塞無(wú)法撞到固定閥罩，其中心孔能夠通過(guò)抽油桿短接；外筒連接上接頭與下接頭，并為固定閥罩、撞擊筒、固定凡爾、固定閥座提供固定及工作空間；閥罩起到通過(guò)原油和提供抽油桿短接撞擊平面的作用；撞擊筒在收到撞擊后，固定凡爾開(kāi)啟結(jié)構(gòu)將固定凡爾推離固定閥座；固定凡爾與固定閥座的開(kāi)啟與坐封配合，實(shí)現(xiàn)原油的單向流動(dòng)；下接頭連接下部井下工具。

圖1 固定凡爾開(kāi)啟裝置結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 工作原理

檢泵作業(yè)時(shí)，將抽油桿及柱塞起出后，投放3 m長(zhǎng)φ25 抽油桿短接，抽油桿下落至泵底后，通過(guò)上接頭下部中心孔撞擊到撞擊筒上部的固定閥罩，觸發(fā)撞擊筒的固定凡爾開(kāi)啟結(jié)構(gòu)，將固定凡爾推離固定閥座，實(shí)現(xiàn)泵筒及油管內(nèi)原油泄出。撞擊筒在抽油泵正常生產(chǎn)時(shí)，沒(méi)有外力沖擊無(wú)法觸發(fā)固定凡爾開(kāi)啟結(jié)構(gòu)，不影響泵的密封，不影響泵效及日常泵況核實(shí)所進(jìn)行的憋泵、洗井效果。

2 技術(shù)特點(diǎn)

該技術(shù)通過(guò)在固定凡爾上部嵌套撞擊筒的方式（圖2），利用投桿沖擊出發(fā)撞擊筒來(lái)開(kāi)啟抽油泵固定凡爾，將原油泄入井筒內(nèi)，解決了目前市面上井下泄油器無(wú)法完全泄油及泄油孔密封不嚴(yán)的問(wèn)題。該技術(shù)應(yīng)用具有以下幾方面特點(diǎn)：

圖2 固定閥總成與固定凡爾開(kāi)啟裝置結(jié)構(gòu)對(duì)比

1） 可以將現(xiàn)有抽油泵改造成可泄油抽油泵，從開(kāi)啟固定凡爾泄油的根源出發(fā)，解決了抽油泵完全泄油問(wèn)題，減少增加井下泄油工具帶來(lái)的成本問(wèn)題。

2）抽油泵正常生產(chǎn)時(shí)，固定閥球坐封在固定閥座上實(shí)現(xiàn)密封，不影響泵效，不存在泄油器橡膠或金屬密封漏失的問(wèn)題。

3）不影響憋泵、洗井等抽油泵泵況核查、處理工作。

4）檢泵作業(yè)需要泄油時(shí)，在抽油桿和柱塞起出后，投放3 m 長(zhǎng)φ25 抽油桿，通過(guò)觸發(fā)撞擊筒實(shí)現(xiàn)固定閥球開(kāi)啟，泵筒及油管內(nèi)原油可全部泄出。

5）泄油工藝簡(jiǎn)單，不增加地面集油及處理設(shè)備及相應(yīng)工作量，大幅降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。

3 試驗(yàn)情況

室內(nèi)試驗(yàn)選取了一臺(tái)泵徑為38 mm 的抽油泵，替換其固定閥總成部分，完成固定凡爾開(kāi)啟裝置安裝（圖3），并進(jìn)行抽打壓測(cè)試，壓力在28 MP 下，穩(wěn)壓3 min 以上，不滲不漏，達(dá)到下井要求。沖擊測(cè)試滿足大于或等于150 N 時(shí)，撞擊爪發(fā)生彎曲順利撬起固定凡爾達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

圖3 固定凡爾開(kāi)啟裝置安裝前后對(duì)比

打壓測(cè)試合格后運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)，下抽油泵（圖4a）、油管、抽油桿，安裝井口，試抽憋壓4.2 MPa，穩(wěn)壓10 min，壓降0.1 MPa，判定合格；運(yùn)行24 h 后，井口取樣，正常生產(chǎn)出油，之后停井、拆井口、起抽油桿，投放一根3 m 長(zhǎng)去掉接頭的25 mm 直徑抽油桿（圖4b）；起油管及抽油泵過(guò)程中無(wú)原油留出（圖4c），拆固定凡爾開(kāi)啟裝置觀察撞擊爪開(kāi)啟固定凡爾情況， 撞擊爪彎曲（圖 4d），固定凡爾開(kāi)啟。

圖4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果反映，應(yīng)用抽油泵固定凡爾開(kāi)啟裝置后，能夠?qū)崿F(xiàn)原油完全泄入井筒內(nèi)，單井含泥污油產(chǎn)生量由4.7 m3降低為0 的目標(biāo)值；單井清潔作業(yè)時(shí)間節(jié)約5.5 h，大幅降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度；單井節(jié)約成本費(fèi)用6 810.6 元，去除材料費(fèi)和加工費(fèi)753 元/套，單井創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益6 057.6 元。

4 結(jié)論

1）該技術(shù)的研究與試驗(yàn)結(jié)果表明，固定凡爾開(kāi)啟裝置為油田環(huán)保作業(yè)提供了技術(shù)可靠、成本低廉的泄油方式。

2）該技術(shù)可以在油田清潔作業(yè)井下泄油方面推廣應(yīng)用，具有安全環(huán)保施工、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約能源的意義。