井下作業油管防溢防噴泄油技術研究

孔慶軍

（大慶油田第七采油廠工程技術大隊，黑龍江 大慶163000）

1 目的意義

在常規抽油機井井下修井過程中，一般都是抽油泵筒直接連接固定凡爾作業。在起下油管時，當地層能量大、井下壓力高時，油管上端將噴出大量的井液；當地層能量較小、井下壓力較低時，油管內的存油由于井下泵固定凡爾密封作用而不能及時泄掉，起出的油管下端也將溢出大量的井液。以上兩種情況都會有大量井液傾泄到井場，嚴重污染了環境，惡化了員工的工作環境，與創建文明、健康、安全的工作環境和綠色環保油田的理念不符。針對目前井下作業現狀，開展了適合油田生產實際的防溢防噴泄油技術研究。

2 技術思路

在起出油管、抽油泵時，當井下壓力大于油管內壓力時，防溢防噴泄油裝置關閉進油通道，防止井噴；當井下壓力小于油管內壓力時，裝置打開油流通道，油管內井液回流到套管，防止油管溢液。在下入油管、抽油泵過程中，裝置呈關閉狀態，無論井下壓力大小，油管內始終無井液。

在作業完井時，通過旋轉或支井底方法使裝置導向機構打開油流通道，恢復正常生產狀態。再次作業時，通過旋轉或支井底方法使裝置導向機構關閉或打開油流通道，防止井液噴出或溢出。

3 結構組成及原理

3.1 結構組成

支撐式防溢防噴泄油裝置由球桿、調整套、連接套、密封套、防噴座、防噴芯、換向彈簧、輔助彈簧、換向銷、短節、支撐軸、支撐套、接箍等組成。

3.2 工作原理

圖1 結構原理圖

該裝置與抽油泵固定凡爾座相連，下端接箍連接尾管，通過提放油管支撐人工井底來實現裝置進油通道的打開與關閉。管柱下井時，該裝置的換向銷處于換向套軌跡短槽位，此時防噴芯與防噴座的密封面接觸壓緊密封，進液通道關閉，同時球桿頂開固定凡爾，呈防噴狀態（見圖1a）；管柱下井到位后，下放管柱尾管支撐井底，管柱負荷下降1-2噸，此時支撐軸上行推動支撐套上行，換向銷換向至軌跡槽下部換向槽。上提管柱，支撐軸在尾管重力作用下行，與支撐套脫離，支撐套在輔助彈簧彈力作用下帶動防噴芯下行，換向銷換向至軌跡槽長槽處，此時防噴芯與防噴座分開，進液通道打開，同時球桿下行，固定凡爾落入凡爾座內，呈生產狀態（見圖1b）；起管柱時，上提管柱卸下油管掛，加深下放管柱至井底，管柱負荷下降低2-3噸，上提管柱，換向銷在彈簧力作用下換向至軌跡槽短槽處，此時與下井時防噴裝置的狀態相同，進液通道為關閉狀態。進液通道為關閉時，存在兩種情形：當油套環空壓力大于油管壓力時，在下部環空液壓力作用下進一步壓縮彈簧，防噴芯與防噴座密封面壓緊密封，呈防噴狀態（見圖1a）；當油管內壓力大于環空壓力時，防噴芯在上部油管液壓力作用下壓縮彈簧，與防噴座分開，呈泄油狀態（見圖1b）。

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4 室內實驗

根據油井井下壓力情況，對支撐式防溢防噴泄油裝置的換向彈簧、輔助彈簧及機構整體泄油防噴性能進行了室內模擬實驗，裝置試驗最小泄油壓差為0.08MPa，防溢防噴壓力差最小為0.1MPa，最大達到20MPa，換向載荷達到9kN，泄油通道為∮24mm，重復換向20次成功率100%。檢測各項技術指標均達到設計指標，達到了下井條件。

5 應用效果評價

5.1 高產井防噴功能應用

以檢泵井井1為例，說明支撐式防溢防噴泄油裝置防噴試驗情況。該井正常時日產液32t，日產油3.0t，沉沒度758m，設計泵深914m，沖程2.7m，沖次8.5min-1，泵效55.5%。該井作業前井口就有較大的溢流量，起原井管柱時，油管噴溢嚴重，大面積污染了井場，主要原因是該井產能較高、含氣量較大，停抽后井下積聚能量較大，致使起原井管柱時嚴重井噴。按照設計方案下入組配管柱的過程中，由于油管內壓力小于井下油套環空液柱壓力，裝置呈防噴狀態，起出井口的油管上端無油液噴出，實現了井口油管的防噴功能。

5.2 低產井泄油功能應用

以檢泵井井2為例，說明支撐式防溢防噴泄油裝置泄油試驗情況。該井正常時日產液4.0t，日產油2.0t，沉沒度337m，設計泵深1098m，沖程2.5m，沖次6min-1，泵效26.4%。該井作業前井口無溢流量，起原井管柱時，油管內油液全部傾泄到井場，污染了環境。按照設計方案下入組配管柱的過程中，由于油管內壓力大于井下油套環空液柱壓力，裝置呈泄油狀態，起出井口的油管內的液體均泄入井內，實現了油管泄油功能。

6 結論

防溢防噴泄油裝置具有防噴泄油雙重作用；油管防溢防噴泄油裝置安裝于泵下，保持了原泵抽管柱結構，不影響泵效；防溢防噴泄油裝置適用于新投產井、地層壓力高井及氣液比高井的油管溢流防噴控制；防溢防噴泄油裝置與井口防噴器等配合使用可實現不壓井作業，避免了壓產和油層傷害；防溢防噴泄油裝置較好地解決了油井作業井場污染問題，進一步改善了作業人員的工作環境，具有較好的社會效益。

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