稠油配汽RQT -I型投球器研制與應用

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為主。分層配汽汽技術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、關井口閥門、倒流程，其操作順序是：將注汽鍋爐放空、關閉注汽井口油管閘門、關閉井口總閘門、打開井口放空閘門、從放空閘門投球，并關閉放空閘門、緩慢打開井口總閘門，注意聽球是否落入隔熱管、確信球已經落入隔熱管后打開注汽井口油管閘門、關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；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 ，實現了在不放空注汽鍋爐、不開關井口閥門、隨時都能完成各層配注器操作，節約了蒸汽，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計要求，提高了油井熱采吞吐效果。

1 技術研究

1.1 結構及原理

如圖1所示，RQT -I型投球器由球架、壓環、壓帽、密封環、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、密封環、壓帽等將其固定在總成上。作業時，其上、下端分別與熱注井口和油管頭上法蘭通過卡瓦連接。當第一層注汽后，進行第二層注汽時，在正常注汽狀態將球架旋轉25度角，將?38 mm球投出，進行第三層注汽時，在正常注汽狀態將球架旋轉90°，將?45 mm球投出，從而實現了不停爐，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 室內實驗

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

1.3 技術特點

（1）該裝置結構簡單、連接部分采用標準化設計，現場易安裝和操作。

（2）該裝置設計了獨特的壓力平衡機構［3］，使球架軸向受力始終處在平衡狀態，在任何情況下，球架都牢牢的裝在總成內，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）優選密封材料并優化結構設計，使其耐高溫高壓，正常注汽過程中，蒸汽不會發生泄漏；

（4）在注汽鍋爐不停、不放空狀態下，可在任意時間完成投球工作，實現三級配汽，保證實際注汽量與設計配汽量一致；

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

1.4 技術參數

結構尺寸：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 現場應用情況

2009年在曙光油田作現場工業性試驗，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，一個人能輕松轉動球架實現投球，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年轉入大規模工業應用階段，共實施了110多口井，均取得了良好效果。

3 經濟及社會效益分析

2009年以來，在曙光油田稠油超稠油區塊累計實施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，應用此裝置可直接減少經濟損失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，影響油井產量和開發效果【5】。根據統計數據顯示由于配注井未能達到要求，單井平均周期產量影響近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，應用此裝置年可直接創效益為555萬元；

（3）井口工作狀態是高溫高壓狀態，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）排除了因井口開關閘門次數多，井口閘門在高溫高壓狀態容易出現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，投球時經常出現球被井內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，產生應力集中點，注汽過程中存在管線破裂的危險，發生生產事故［6］。

4 結 論

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

（2）本投球器獨特壓力平衡系統設計使投球器本身具有安全性和可靠性；

（3）本技術在其它需要投球操作的油田井下作業中，有著廣闊的應用前景。

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

［2］孟令尊,等.分層配注器波紋環空流場的數值模擬[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.投球選注技術研究及應用[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優化研究[J]. 特種油氣藏, 2009,16(3):71.

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