用于機(jī)采井的防噴裝置及其適應(yīng)性評(píng)價(jià)

冷德富（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠）

油井作業(yè)施工過程中存在井噴風(fēng)險(xiǎn)，如果不采取防噴措施，易造成環(huán)境污染及安全事故等問題，因此需下入井下防噴工具進(jìn)行防噴。油井井筒主要有油套環(huán)空和油管兩個(gè)流體過流通道，根據(jù)防噴工具功能原理可分為油管內(nèi)防噴工具和井下丟手防噴工具兩種[1-2]，通過對(duì)防噴工具結(jié)構(gòu)及工藝進(jìn)行優(yōu)化，形成一套井下防噴技術(shù)，從而提高施工效率、延長(zhǎng)工具使用壽命、保證防噴成功率?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，丟手防噴工具適用于非結(jié)垢嚴(yán)重井，使用壽命超過2 個(gè)檢泵周期；抽油機(jī)井防噴脫接器適用于所有抽油機(jī)井，使用壽命超過1 個(gè)檢泵周期。

1 油套環(huán)空防噴工具

該工具主要是將地層壓力隔絕在射孔頂界以下，實(shí)現(xiàn)井下源頭控制[3]，通過有效控制，保證“液體不出井”，預(yù)防事故，消除安全環(huán)保隱患。

1.1 免投送防噴錨定一體化管柱

1.1.1 主要功能原理

此防噴管柱集成丟手防噴和錨定防轉(zhuǎn)功能，將生產(chǎn)管柱錨定與丟手防噴功能合二為一，免投送。其隨泵管柱一同下井，減少一趟管柱投送工序，縮短作業(yè)周期，提高了施工效率；同時(shí)，實(shí)現(xiàn)坐封不壓油管，避免油管彎曲造成桿管偏磨，進(jìn)而延長(zhǎng)檢泵周期[4]。免投送防噴錨定一體化管柱見圖1。

圖1 免投送防噴錨定一體化管柱

作業(yè)施工時(shí)隨泵管柱下入，通過提、放管柱，使其坐封在射孔井段以上，丟開后可直接投產(chǎn)；二次作業(yè)時(shí)上提管柱，關(guān)閉浮子開關(guān)，實(shí)現(xiàn)二次防噴功能。該工具將原卡瓦牙、原單一豎牙型升級(jí)為兩組卡瓦牙（橫、豎牙型各一組），此卡瓦牙采用內(nèi)置式設(shè)計(jì)，中途坐封的可能性小，保證管柱上下不能串動(dòng)的同時(shí)又增加徑向防轉(zhuǎn)錨定，有效避免工具疲勞失效[5]。

1.1.2 適用范圍及應(yīng)用情況

適用于φ70 mm 以上不需要環(huán)空測(cè)試的非結(jié)垢抽油機(jī)井及螺桿泵井。目前，該防噴管柱用于某油田開發(fā)區(qū)的400 余口井中，均為KGLB800 以上大排量螺桿泵及φ83 mm 以上抽油機(jī)井，釋放、試捅活門、驗(yàn)封打撈過程均未出現(xiàn)異常情況，實(shí)現(xiàn)了大泵井不壓井防噴作業(yè)施工，一次防噴成功率達(dá)100%，可有效避免環(huán)境污染及安全隱患。同時(shí)，一趟丟手管柱可實(shí)現(xiàn)防噴和生產(chǎn)管柱防轉(zhuǎn)功能，簡(jiǎn)化施工操作，大幅度節(jié)省作業(yè)時(shí)間和施工費(fèi)用。

1.2 可環(huán)空測(cè)試井下丟手防噴管柱

1.2.1 主要功能原理

可環(huán)空測(cè)試井下丟手防噴管柱（圖2）是一種抽油機(jī)井丟手防噴管柱，在實(shí)現(xiàn)丟手防噴功能的同時(shí)，還具有測(cè)試通道，小直徑測(cè)試儀可通過該通道進(jìn)入管柱下部，對(duì)下部油層進(jìn)行測(cè)試[6]。

圖2 可環(huán)空測(cè)試井下丟手防噴管柱

采用“炮彈閥門”原理實(shí)現(xiàn)打開或關(guān)閉，打開后具有φ36 mm 的中心通道，滿足環(huán)空測(cè)試需要。下泵時(shí)捅桿連接在泵下插入丟手封隔器內(nèi)部，下壓球式開關(guān)閥，使其換向機(jī)構(gòu)動(dòng)作，此時(shí)球式開關(guān)閥完全打開；起泵作業(yè)時(shí)，再次將捅桿插入丟手封隔器內(nèi)部，下壓球式開關(guān)閥，閥再次關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)套管內(nèi)二次防噴。

1.5 觀察指標(biāo)及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 記錄手術(shù)中出血量、手術(shù)時(shí)間、手術(shù)后下床活動(dòng)時(shí)間、手術(shù)后排氣時(shí)間、手術(shù)后住院時(shí)間、手術(shù)后12 h疼痛評(píng)分及住院費(fèi)用。疼痛程度采用數(shù)字評(píng)分量表（NRS）評(píng)分，NRS評(píng)分范圍為0～10分，0分為無痛；1～3分為有輕微疼痛，睡眠不受影響；4～6分為中度疼痛，睡眠受影響；7～10分為重度疼痛，嚴(yán)重影響睡眠。

1.2.2 適用范圍及應(yīng)用情況

該防噴管柱適用于φ70 mm 以下需要環(huán)空測(cè)試的非結(jié)垢抽油機(jī)井，用于某開發(fā)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)10 多口井中，其一次防噴成功率達(dá)100%，該封隔器坐封丟手動(dòng)作可靠，生產(chǎn)過程中捅桿與井下開關(guān)不接觸，消除上部生產(chǎn)管柱震動(dòng)對(duì)活門密封性的影響，實(shí)現(xiàn)了不壓井防噴作業(yè)。丟手封隔器上部設(shè)計(jì)導(dǎo)向喇叭口，保證了測(cè)試儀器能夠順利進(jìn)入中心管并進(jìn)入下部油層進(jìn)行測(cè)試，可環(huán)空測(cè)試球形開關(guān)動(dòng)作靈活，解決了部分因環(huán)空測(cè)試不能下入防噴工具問題。

1.3 電泵井浮子式丟手防噴管柱

1.3.1 主要功能原理

坐封于套管內(nèi)射孔井段以上位置，密封整個(gè)井筒，用浮子活門代替?zhèn)鹘y(tǒng)滑套活門，解決了傳統(tǒng)滑套活門二次密封不嚴(yán)問題，避免了二次作業(yè)井噴風(fēng)險(xiǎn)。

作業(yè)施工時(shí)用油管將丟手封隔器和活門組成的管柱投送至射孔井段以上，下泵時(shí)泵下部連接捅桿，通過捅桿打開活門，上提捅桿活門再次關(guān)閉。為了解決傳統(tǒng)滑套活門二次密封不嚴(yán)的問題，研制了浮子活門，其采用剛性線密封，提高了可靠性和使用壽命[7]。

1.3.2 適用范圍及應(yīng)用情況

該防噴管柱適用于非結(jié)垢電泵井，目前用于某開發(fā)區(qū)近300 口井中。應(yīng)用浮子活門后，其二次作業(yè)防噴率達(dá)100%。應(yīng)用情況表明，浮子式丟手防噴管柱活門球面與圓錐面體可以有效實(shí)現(xiàn)線性密封，并且能夠達(dá)到多次反復(fù)開關(guān)油層的目的，有效解決了滑套式活門多次作業(yè)后因關(guān)閉不嚴(yán)、失效造成二次防噴成功率低的問題。

2 管內(nèi)防噴工具

該工具主要是阻止井下液體進(jìn)入油管內(nèi)部，防止井液從管柱內(nèi)噴出，保證起管柱過程不噴井液，控制油管內(nèi)溢流。

2.1 抽油機(jī)井大泵防噴脫接器

2.1.1 主要功能原理

防噴脫接器是一種抽油機(jī)井專用的油管內(nèi)防噴工具，通過抽油桿下放和上提控制其開關(guān)狀態(tài)，具有油管內(nèi)防噴功能[8]，它材質(zhì)強(qiáng)度高，可有效避免油井作業(yè)施工時(shí)的井控風(fēng)險(xiǎn)。

此防噴工具連接于泵上部，除具備普通脫接器功能外，還設(shè)計(jì)了工作筒和密封段。下抽油桿時(shí)，與脫接器對(duì)接，油管通道打開；起抽油桿時(shí)，脫接器與工作筒再次密封，實(shí)現(xiàn)管內(nèi)防噴[9]。該工具采用高強(qiáng)度設(shè)計(jì)，無橡膠元件，密封面采用硬密封方式，作業(yè)施工時(shí)需按照操作規(guī)程緩慢起下管柱，保證脫接器緩慢對(duì)接。

2.1.2 適用范圍及應(yīng)用情況

用于油管內(nèi)防噴，適用于泵徑φ70 mm 及以上的抽油機(jī)井。目前，大泵防噴脫接器已在某開發(fā)區(qū)全部推廣應(yīng)用，其一次密封率達(dá)100%。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，該脫接器脫接性能可靠，承載能力高，采用硬密封，不存在部件老化失效問題，使用壽命可以達(dá)到2 年以上，能夠有效實(shí)現(xiàn)作業(yè)防噴功能，避免了作業(yè)施工過程中的井噴風(fēng)險(xiǎn)。但存在一定缺陷，抽油機(jī)井桿斷后二次作業(yè)無法動(dòng)作，無法實(shí)現(xiàn)二次防噴功能。

2.2 螺桿泵井提拉式防噴油管錨

2.2.1 主要功能原理

提拉式防噴油管錨是一種螺桿泵井專用的油管內(nèi)防噴工具，具有油管內(nèi)二次防噴功能，它可將生產(chǎn)管柱錨定和油管內(nèi)防噴功能集成到一套工具上[10]，提高作業(yè)施工效率。

該防噴工具連接在螺桿泵下部，下至預(yù)定位置后，通過提放管柱使錨定機(jī)構(gòu)坐封，油管通道打開，即可正常生產(chǎn)。上提管柱時(shí)，關(guān)閉管內(nèi)通道實(shí)現(xiàn)防噴，繼續(xù)上提錨定機(jī)構(gòu)解封。

2.2.2 適用范圍及應(yīng)用情況

適用于800 型以下螺桿泵井。目前，提拉式防噴油管錨用于某開發(fā)區(qū)近80 口井中，其一次、二次防噴率達(dá)100%，有效避免了作業(yè)施工過程中的井噴隱患?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況表明，管柱坐封解封與過流通道開關(guān)動(dòng)作均可通過提放管柱進(jìn)行，動(dòng)作靈活，而且兩個(gè)動(dòng)作同步進(jìn)行，操作簡(jiǎn)單，同時(shí)，該工具將管柱錨定和油管內(nèi)防噴集成一次施工，減少了施工時(shí)間和操作成本，有效提高了工作效率。

3 結(jié)論

1）目前井內(nèi)防噴裝置基本適用于維護(hù)性作業(yè)油井，可實(shí)現(xiàn)油套環(huán)空及管內(nèi)防噴功能，確保油井安全、綠色、高效開采。

2）個(gè)別井內(nèi)防噴工具二次防噴成功率受一定條件限制，如抽油機(jī)井防噴脫接器在桿斷情況下不能實(shí)現(xiàn)二次防噴功能。

3）部分井內(nèi)防噴工具覆蓋率較低，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)沒有得到充分發(fā)揮，需要進(jìn)一步推廣應(yīng)用。