稠油配汽RQT -I型投球器研制與應(yīng)用

王 書 慧

（中國石油遼河油田公司，遼寧 盤錦 124109）

曙光油田主要以稠油注汽開發(fā)為主。分層配汽汽技術(shù)是提高注入蒸汽利用率和提高油層縱向動用程度的重要措施［1,2］。分層配注汽，需要從井口投球，關(guān)閉或打開各注汽單元注汽閥。以往配注汽投球操作都是人開、關(guān)井口閥門、倒流程，其操作順序是：將注汽鍋爐放空、關(guān)閉注汽井口油管閘門、關(guān)閉井口總閘門、打開井口放空閘門、從放空閘門投球，并關(guān)閉放空閘門、緩慢打開井口總閘門，注意聽球是否落入隔熱管、確信球已經(jīng)落入隔熱管后打開注汽井口油管閘門、關(guān)閉注汽鍋爐放空閥進行注汽。這種投球方法，存在諸多弊端及安全隱患。一是操作過程需要多人配合，效率低；為保證安全性，需白天投球，不能保證注汽單元配汽的準確性，影響油井生產(chǎn)；二是如果操作不當，容易造成高溫、高壓管線破損，使操作人員受到蒸汽燙傷或者機械傷害；三是在爐子放空時，大量的蒸汽放到空氣中造成浪費。為了徹底解決上述問題，特研制了RQT-I型投球器 ，實現(xiàn)了在不放空注汽鍋爐、不開關(guān)井口閥門、隨時都能完成各層配注器操作，節(jié)約了蒸汽，消除了操作過程中的安全隱患，保證操作人員安全性，降低操作人員勞動強度，同時保證了油井各注汽單元的配汽量符合設(shè)計要求，提高了油井熱采吞吐效果。

1 技術(shù)研究

1.1 結(jié)構(gòu)及原理

如圖1所示，RQT -I型投球器由球架、壓環(huán)、壓帽、密封環(huán)、總成、大球、小球等組成。球架安裝在總成上，?38 mm球放在球架上部，?45 mm球放在總成里。球架通過壓環(huán)、密封環(huán)、壓帽等將其固定在總成上。作業(yè)時，其上、下端分別與熱注井口和油管頭上法蘭通過卡瓦連接。當?shù)谝粚幼⑵螅M行第二層注汽時，在正常注汽狀態(tài)將球架旋轉(zhuǎn)25度角，將?38 mm球投出，進行第三層注汽時，在正常注汽狀態(tài)將球架旋轉(zhuǎn)90°，將?45 mm球投出，從而實現(xiàn)了不停爐，不開放空、不倒閘門完成選配注操作。

圖1 稠油配汽RQT -I型投球器Fig.1 Steam distribution RQT-I tpe ball injetctou

1.2 室內(nèi)實驗

該裝置樣品制成后，室內(nèi)進行冷水耐壓試驗，25 MPa壓下的強度試驗密封無滲漏。室內(nèi)進行高溫耐壓、耐溫試驗5 h，20 MPa壓下密封無滲漏，手柄轉(zhuǎn)動輕便，投球可靠。

1.3 技術(shù)特點

（1）該裝置結(jié)構(gòu)簡單、連接部分采用標準化設(shè)計，現(xiàn)場易安裝和操作。

（2）該裝置設(shè)計了獨特的壓力平衡機構(gòu)［3］，使球架軸向受力始終處在平衡狀態(tài)，在任何情況下，球架都牢牢的裝在總成內(nèi)，避免了球架受高壓脫出投球器主體傷人的安全隱患，安全性強；

（3）優(yōu)選密封材料并優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，使其耐高溫高壓，正常注汽過程中，蒸汽不會發(fā)生泄漏；

（4）在注汽鍋爐不停、不放空狀態(tài)下，可在任意時間完成投球工作，實現(xiàn)三級配汽，保證實際注汽量與設(shè)計配汽量一致；

（5）徹底杜絕了井口閘門在高溫高壓狀態(tài)可能出現(xiàn)的機械事故和機械傷人、燙傷的危險的可能性。

1.4 技術(shù)參數(shù)

結(jié)構(gòu)尺寸：高350 mm×200 mm；

最大通徑：?65 mm；

最大耐壓：25 MPa；

最高耐溫：350 ℃；

球架受力：軸向合力為0。

2 現(xiàn)場應(yīng)用情況

2009年在曙光油田作現(xiàn)場工業(yè)性試驗，先后在 10口井上安裝使用，拆裝方便，在 8～18 MPa壓力、340 ℃的條件下，一個人能輕松轉(zhuǎn)動球架實現(xiàn)投球，各處密封性能良好不滲不漏，能滿足不停注汽鍋爐、不放空、不倒閘門流程的條件下，能夠投放鋼球，實現(xiàn)投球選配注［4］。既保障了操作人員的生命安全又減輕其勞動強度，同時也提高注汽時率。該裝置使稠油、超稠油投球選配注投球操作達到了機械化操作的要求。2010年轉(zhuǎn)入大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用階段，共實施了110多口井，均取得了良好效果。

3 經(jīng)濟及社會效益分析

2009年以來，在曙光油田稠油超稠油區(qū)塊累計實施110余井次，徹底改善了熱注工操作的勞動強度和操作的安全性，取得了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

（1）過去投球操作需要近2 h，蒸汽放空量達到12~32 t，平均為20 t，浪費嚴重，蒸汽單價按77元計算，單井平均損失 0.154萬元，每年實施 150口井，應(yīng)用此裝置可直接減少經(jīng)濟損失23.1萬元；

（2）由于過去操作復雜，工作量大，所以每次操作必須由兩人白天完成，由于注汽是連續(xù)的，大部分井都錯過投球的最佳時間，使實際注汽量與配注量相差很大，影響油井產(chǎn)量和開發(fā)效果【5】。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示由于配注井未能達到要求，單井平均周期產(chǎn)量影響近25 t，150口井將影響3 750 t。如果原油單位價格按1 480元/噸計算，應(yīng)用此裝置年可直接創(chuàng)效益為555萬元；

（3）井口工作狀態(tài)是高溫高壓狀態(tài)，避免了操作順序錯誤或操作人員之間配合不默契誤操作會造成井口操作人員燙傷；

（4）排除了因井口開關(guān)閘門次數(shù)多，井口閘門在高溫高壓狀態(tài)容易出現(xiàn)閘門絲杠飛出的機械事故，存在機械傷人和燙傷危險性；

（5）避免了由于注汽壓力高，投球時經(jīng)常出現(xiàn)球被井內(nèi)高壓蒸汽推到注汽管線里，對注汽管線彎頭及彎曲處造成損傷，產(chǎn)生應(yīng)力集中點，注汽過程中存在管線破裂的危險，發(fā)生生產(chǎn)事故［6］。

4 結(jié) 論

（1）該投球器徹底解決了稠油配汽井人工投球過程，實現(xiàn)了安全、快捷、準確操作；

（2）本投球器獨特壓力平衡系統(tǒng)設(shè)計使投球器本身具有安全性和可靠性；

（3）本技術(shù)在其它需要投球操作的油田井下作業(yè)中，有著廣闊的應(yīng)用前景。

［1］吳順清,等.QXQ-I型投球器研制與應(yīng)用[J].吐哈油氣，1997，2(2):5.

［2］孟令尊,等.分層配注器波紋環(huán)空流場的數(shù)值模擬[J].石油機械，2006,34(2):1.

［3］高斌,等.341-110型液壓封隔的研制[J].油氣井測試，2006,15(1):58.

［4］劉恒,等.投球選注技術(shù)研究及應(yīng)用[J].石油鉆采工藝， 2002,24(5):44.

［5］劉貴滿, 李明. 歡西油田薄層稠油水平井注汽參數(shù)優(yōu)化研究[J]. 特種油氣藏, 2009,16(3):71.

［6］朱小平.連續(xù)油管在彎曲和內(nèi)壓共同作用下的疲勞壽命分析[J].鉆采工藝，2004，27(4):73.