三元復(fù)合驅(qū)螺桿泵井封井器組合裝置的優(yōu)化與改進(jìn)

王娜娜（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠）

1 概況

封井器是油水井維修作業(yè)時(shí)防止井噴的安全密封裝置（圖1），可起到封井和調(diào)節(jié)光桿居中的作用。對(duì)于高溫車洗井，更換機(jī)械密封、驅(qū)動(dòng)頭等日常維修作業(yè)，封井器可以保證維修過(guò)程中的安全并保護(hù)井場(chǎng)的環(huán)境；對(duì)于冬季回壓高的油井，封井器可以防止油壓過(guò)高刺壞密封的問(wèn)題發(fā)生；因此，封井器在日常生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)安全環(huán)保起到至關(guān)重要的作用。

封井器在使用過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生橡膠圈變形及密封失效的問(wèn)題，原有結(jié)構(gòu)發(fā)生密封失效的原因主要有三點(diǎn)：更換機(jī)封等易損件時(shí)，頻繁開(kāi)關(guān)封井器導(dǎo)致密封失效；三元驅(qū)油井采出液含堿，易腐蝕橡膠芯子導(dǎo)致密封失效；高溫車洗井時(shí)，洗井壓力波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致密封失效；因此，封井器芯子需要經(jīng)常維護(hù)更換。常規(guī)更換封井器芯子方法是用清水壓井后進(jìn)行維修更換，但在實(shí)際操作過(guò)程中存在以下問(wèn)題：由于試驗(yàn)區(qū)三元驅(qū)油井普遍井底壓力較高，常規(guī)維修更換方法經(jīng)常出現(xiàn)多次壓井無(wú)效或者壓不住井的情況，因此，壓井后作業(yè)面臨井底壓力突升、壓井液上返的風(fēng)險(xiǎn)，且容易污染井場(chǎng)環(huán)境，不符合安全環(huán)保的要求；壓井時(shí)不僅臺(tái)班費(fèi)高，壓井耗時(shí)長(zhǎng)，而且恢復(fù)正常生產(chǎn)后還需2～3天才能將壓井液返排干凈【1】，因此整個(gè)維修工作效率低、成本高。

2 裝置的優(yōu)化與改進(jìn)

為解決常規(guī)維修更換封井器時(shí)存在的上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)研制了帶壓維修式封井器組合裝置（圖2、圖3）。相比常規(guī)封井器，帶壓維修封井器組合裝置進(jìn)行了如下改進(jìn)：

圖1 常規(guī)封井器工程制圖

◇在封井器芯子前端增加了特質(zhì)耐高壓球閥，該球閥相比普通球閥材質(zhì)由碳鋼升級(jí)為不銹鋼，耐壓等級(jí)由1.5～2 MPa增加到6 MPa，可以有效保證維修更換封井器過(guò)程中的安全；

圖2 帶壓維修式封井器主視圖

◇新增了3道O型密封圈，密封圈由耐油橡膠制成，可以有效保護(hù)維修過(guò)程中的井場(chǎng)環(huán)境；

◇新增了2套導(dǎo)向鍵和導(dǎo)向套，可以防止封井器芯子偏移，在更換時(shí)始終保持對(duì)中。

改進(jìn)后的封井器組合裝置不需壓井作業(yè)，相比常規(guī)封井器具有以下優(yōu)點(diǎn)：原封井器在維修更換時(shí)需壓井作業(yè)后多人操作才能完成，改進(jìn)后的組合裝置只需2人即可帶壓進(jìn)行維修更換，維修工時(shí)由原來(lái)的4～5 h縮短到0.5 h，提高了工作效率；原封井器在壓井維修更換后，需要2～3天的返排壓井液【2】時(shí)間，改進(jìn)后的組合裝置避免了返排壓井液造成的產(chǎn)量損失。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

改進(jìn)后的封井器組合裝置已用于第三采油廠試驗(yàn)大隊(duì)北三東弱堿三元驅(qū)工業(yè)示范區(qū)現(xiàn)場(chǎng)的5口井中。帶壓維修封井器組合裝置投入使用后，擺脫了更換封井器芯體時(shí)對(duì)站內(nèi)、站外壓井設(shè)備的依賴。以B2-312-XX83井為例，該井目前日產(chǎn)液106.45 t，日產(chǎn)油3.85 t。之前，該井在壓井更換封井器時(shí)，曾使用4罐清水依然壓井無(wú)效，后用2罐鹽水歷時(shí)5 h才壓住井進(jìn)行維修作業(yè)。在應(yīng)用帶壓維修封井器組合裝置后，從根本上解決了更換芯體不便的難題，顯著減少了維修施工時(shí)間和返排壓井液時(shí)間，提高了運(yùn)行時(shí)率。

5口井應(yīng)用后的經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算如下：改進(jìn)后的封井器組合裝置價(jià)格為0.45萬(wàn)元/套，年投入費(fèi)用2.25萬(wàn)元；縮短維修工時(shí)，無(wú)需返排壓井，年新增產(chǎn)值25萬(wàn)元；節(jié)省壓井作業(yè)時(shí)水泥車和罐車的臺(tái)班費(fèi)，年節(jié)省作業(yè)成本3.5萬(wàn)元。應(yīng)用改進(jìn)后的封井器組合裝置，5口井年可創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益26.25萬(wàn)元。

在安全方面，由于改進(jìn)后的封井器組合裝置中的特質(zhì)耐高壓球閥制作過(guò)程中經(jīng)過(guò)了淬火熱處理工藝，大幅提高了鋼的剛性、硬度和疲勞強(qiáng)度，使耐壓等級(jí)大幅增加，達(dá)到了6 MPa；較高的耐壓等級(jí)在面對(duì)井底壓力高和井底壓力突升的異常狀況時(shí)可以保證施工過(guò)程的安全。在環(huán)保方面，由于新增了3道耐油橡膠制成的O型密封圈，在整個(gè)施工過(guò)程中可以有效地規(guī)避井口跑油、漏油的問(wèn)題出現(xiàn)，有效地保護(hù)了井場(chǎng)環(huán)境。

4 結(jié)論

為了解決壓井更換封井器時(shí)出現(xiàn)的低效高耗和產(chǎn)量損失問(wèn)題，保證施工過(guò)程的安全環(huán)保，從結(jié)構(gòu)和性能上對(duì)螺桿泵井的封井器組合裝置進(jìn)行了改進(jìn)。使用改進(jìn)后的封井器組合裝置可以大大縮短更換封井器的維修工時(shí)，提高了工作效率，保證了運(yùn)行時(shí)率和試驗(yàn)效果，并在施工過(guò)程中的安全環(huán)保方面也取得了較好的效果。