基于注蒸汽密封器的原理及其應用分析

柴志文（中國石油天然氣股份有限公司遼河油田分公司金馬油田開發公司，遼寧盤錦124010）

基于注蒸汽密封器的原理及其應用分析

柴志文（中國石油天然氣股份有限公司遼河油田分公司金馬油田開發公司，遼寧盤錦124010）

注蒸汽密封器主要用于稠油井注蒸汽采油，在實際的采油過程中，在蒸汽吞吐或者蒸汽驅井中放入隔熱管，再在油層的射孔井段上方將封隔器進行坐封操作，目的是防止高溫高壓的環境會造成高壓蒸汽，侵入套管，對套管造成熱損失。而當前采油設施中使用的封隔器，很可能因為與管柱做伸縮操作而造成摩擦損壞，本文就原K361封隔器的特點與結構進行改善，提出帶伸縮功能的注蒸汽密封器。

注蒸汽密封器；設備原理；應用分析；封隔器

注蒸汽開采稠油法已經作為當前國內外廣泛使用的開采稠油、超稠油方法。而隨著采油技術的日益發達，世界上很多豐富的稠油資源都被開發起來，且呈現逐年增長的趨勢。而作為注蒸汽采油的重要設施，K361封隔器設備是采油系統設備中非常關鍵的設施。而隨著采油的逐漸發展，基于K361封隔器的改善，人們開發出一種帶伸縮功能的補償器注蒸汽密封器。這種密封器不僅實現了自動坐封，還具有很好的密封效果，且解封方便可靠，非常適用于小洼油田的稠油開采。

一、注蒸汽密封器的原理及結構分析

1.密封器的結構分析

K361型號的注蒸汽密封器，其主要由密封器與伸縮管結合的結構形式，以組成帶伸縮的補償器注蒸汽密封器。當要進行坐封時，密封器受到熱膨脹，密封的油套管環形空間上，伸縮管可以在空間內進行自由伸縮，以補償主蒸汽管柱中的伸縮變化。密封器構成主要有以下幾個部分，上鋼碗、下鋼碗、密封筒以及熱敏金屬片、調節環、泄壓閥等零部件，需要特別注意的是，運行時需要在密封筒的內腔內注入膨脹液，以促進其膨脹。伸縮管則由上下接頭、伸縮光管、盤根盒以及伸縮外管等部件組成，其中密封器就是伸縮光管的滑動區域。

2.密封器的原理分析

注蒸汽密封器設備內設置有一圈熱敏片，當注入蒸汽以后，這一圈熱敏片會因為受熱而撓曲產生變形，并向外擴張到密封筒中。且當溫度逐漸升高，其擴張變形的程度就越大。當擴張到密封筒緊貼著套管后，就可以開始初次坐封。在這一過程中，膨脹液體會隨著注蒸汽的溫度升高而逐漸膨脹，最后鼓脹至密封筒內，形成完全的坐封，并達到密封油套管環形空間的目的。因膨脹液體的膨脹量主要是由溫度來決定的，一旦溫度過高，密封筒內的壓力就會超高，當超過限制時，為防止其脹破密封筒，泄壓閥的發片會自動爆破泄壓。而爆破后的閥片孔還可以繼續注蒸汽以維持密封筒的繼續擴張與密封。最后，當停止對設備進行注蒸汽后，當需要將密封器起出時，只需上提到伸縮光管，并拉動泄壓閥中的剪切套，最后打開泄壓銷，釋放密封筒，順利的起出密封器。

二、基于注蒸汽的密封器特點與使用方法

1.主要特點

就上述分析的注蒸汽的密封器改造后，主要通過熱敏片的機械擴張與膨脹液的受壓膨脹，作用于擴張密封筒，這種方式不僅實現了超強的密封性能，更有扶正的作用。而設備中泄壓閥的設置不僅能夠防止密封筒的超壓爆破，針對起出操作時，還能泄壓以釋放密封器，這樣的設置能夠保證其設備的安全性。事實上，基于K361改造后的系統其伸縮管下部預留了一段伸縮距，目的就是防止密封器的蠕動，延長密封器的工作壽命。眾所周知，密封筒的動力來源就是蒸汽的溫度，當溫度低于了120℃時，密封筒的尺寸就會產生擴張，從而導致不能有效的密封，而當溫度高于了320℃時，有會超過密封筒的極限，密封也會失效。所以針對這樣的情況，改造后的注蒸汽密封適用于淺井，且溫度低于250℃時，可以專門以膨脹液為主，反之則以熱敏片為主。

2.具體使用方法

基于K361+ss型改造后的注蒸汽密封器必須根據采油井下的深度以及注蒸汽的溫度參數，來選擇恰當的伸縮距。首先，按照相關規定與施工方法要求，充分做好施工設計和準備，確定好密封器的放入位置。需要特別注意的是，密封器放入時，一定要處理好與套管接箍之間的操作，要求尾管的重量控制在20KN以下。其次，按照施工設計好的位置將密封器下放到預定的深度，完成井注蒸汽。最后，當需要起出密封器時，只需要上提管柱，打開泄壓閥等待密封筒釋放和收縮后，就能輕松簡單的提出密封器。

需要特別注意的是K361+ss的注蒸汽密封器，其對溫度的敏感性較強，所以應在保存在常溫下，禁止接近火源、熱源或者暴曬。尤其在搬運進場或者在進行連接操作時，必須做好密封筒的保護措施，防止因剮蹭或者碰撞對密封筒造成影響。尤其是在下井的過程中，一定要做好剪斷泄壓閥的銷釘工作。

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