下管柱防污防噴裝置的研制與應用

張興瑞

【摘 要】勝利油田在主要生產單位的基層隊全面推廣清潔生產審核驗收，清潔生產工作受到了油田的高度重視。推行清潔生產、降低油水外排、減少環境污染成為油田環保工作的重中之重。本文介紹了噴下管柱施工現狀，闡述了下管柱防污防噴裝置項目開展情況和取得的效果。

【關鍵詞】管柱；防污防噴裝置；研制；應用

在修井作業施工過程中，進行通井替漿、沖砂等下油管工序施工時，井筒處于井液全部充滿狀態時，井內液體隨著油管下入體積的不斷增大，井內液體會在下油管的過程中，從油套環空和油管內噴溢出來。井內的油水混合物流出井口，造成井口的污染，給職工在施工中既增加了勞動強度，同時也給職工帶來了更多的安全隱患，在下油管過程中不斷濺落在井口操作人員身上，使職工身體健康方面受到危害。勝利采油廠作業大隊經過科技攻關，成功研制與推廣應用了下管柱防污防噴裝置，實現了下管柱無污染作業，避免油水外泄污染環境，保障了修井作業清潔生產。

一、噴下管柱施工現狀

作業施工是采油廠原油上產的的重要保障措施。修井施工中，由于井筒處于充滿狀態等原因，造成在下油管施工過程當中，隨著油管下入井內，體積不斷增加，加上井下工具的收攏作用，井內液體從油管內和油套環空溢出，從空中噴出并灑落在井口操作人員身上， 尤其是在新井投產下替漿管柱時，由于鉆井泥漿中添加了許多化學物質，對操作人員身心健康造成危害，同時造成井口周圍的環境污染，增加了工人的勞動強度，也增加了安全隱患。

為了避免上述噴下油管狀況，施工作業隊在下井管柱中連接單流閥，井口倒上高壓自封，在套管上接高壓水龍帶，使井內井液、泥漿從套管內流出后，直接流入回收罐內，避免從油管內噴出造成污染，方便了井口操作人員工作。

但是，隨著油管下入深度的不斷增加，由于單流閥的存在，使油管內處于無井液狀態，會對油管造成擠壓，現使用J55油管的最大抗擠壓力為47.8MPa，容易造成油管受壓擠扁變形（圖1），容易將油管打裂或打掉，發生油管折斷落井等工程事故事故，造成后續的復雜打撈等工程事故處理。

二、下管柱防污防噴裝置項目簡介

針對上述施工安全及環境污染方面存在的問題，我們對目前現場使用的各種井口配件及工具進行了深入的調研，研制出新型油管噴提防污裝置，來滿足目前修井作業的需要。

1.基本設想

研制一種下管柱防污防噴裝置，隨著油管下入的深度可使井內油管底部閥體，在套管液柱的作用下打開，始終保持油管內的液柱與套管有一定壓差，可以正反循環。將單流閥進行改進實現雙向流動，當下井管柱不深時，雙流閥可起單向流動的作用，避免井液進入油管，并排出相當于下井油管容積的井液；當管柱下至一定深度，油套環空液柱壓力大于雙流閥所承受設計壓力時，止流一端被打開，井液進入油管，避免了油管被擠扁，由于井內已被排出了一段等同于油管容積的井液，不會從油管上端溢出。

下管柱防污防噴裝置應滿足的條件：一是防止井液從油管內噴出；二是油管內外壓差保持較小值，防止油管外壓擠壞油管；三是可以正、反循環施工。

2.下管柱防污防噴裝置結構

多功能防污管柱調控閥結構：上接頭內套管，調節隔板，下彈簧，鋼球閥體，密封膠圈，銷釘等組成（見圖2）。

工作原理：本裝置接在管柱下部，油管下井時，油套壓差小于彈簧所承受設計壓力（定為0.5MPa）時，油管內無井液，防止了井內液體從油管內噴出，隨著油管下入深度的增加，油套壓差逐漸增大至0.5MPa時，鋼球上移打開閥體通道，井內液體進入油管，并保持油套壓差在0.5MPa左右，防止了油管被外壓擠扁，實現了下管柱無污染作業，當因油稠或砂面時造成管柱遇阻下不到位時，可以從油管內打壓，首先驗證油管是否有漏失現象，壓差大于12MPa時，銷釘剪斷液體推動閥體下移至循環孔下部，打開通道實現油套連通，實施沖砂洗井作業。

三、下管柱防污防噴裝置的應用

1.現場施工

本裝置接在管柱下部，油管下井時，油套壓差小于彈簧所承受設計壓力時，防止了井液從油管內溢出，隨著油管下入深度的增加，油套壓差逐漸增大，閥體上移打開閥體通道， 修井液進入油管并保持油套一定的壓差，實現了下管柱無污染作業。當管柱遇阻下不到位時，可以從油管內打壓，主要作用有：（1）在銷釘的安全范圍內可驗證油管是否有漏失現象。（2）壓力大于12MPa時，銷釘剪斷液體推動閥體下移至循環孔下部，打開通道實現油套連通，實施沖洗作業。

避免因井筒充滿井液而產生噴下管柱施工，造成環境污染，減少工人勞動強度，消除了施工中的安全隱患。

2.應用效果

油井防污裝置主要應用于井筒被井液充滿的作業施工井。在下施工管柱過程中，將油井防污閥接在管柱下部，隨著管柱下入深度的不斷增加，能夠有效地保持油套壓力平衡，防止井內泥漿或井液從油管內溢出。既減少了作業污染，降低了職工勞動高強度，又消除了因污染帶來的施工安全施工隱患，提高了作業時效。

（1）本裝置工具結構簡單，可重復使用。不僅能有效解決冒噴下管柱對環境造成的油水污染，同時也有利于施工現場的標準化和規范化，有利于推行無污染作業施工，降低了作業成本，實現了清潔生產。

（2）本裝置能夠解決職工避免噴下管柱的實際困難，降低了因噴下管柱造成的勞動強度的增大和施工過程中的安全隱患，確保了安全生產。

（3）本裝置能最大限度的減少噴下管柱造成的環境污染，降低了職工勞動強度，消除了安全隱患，滿足了職工的實際需求，為控制生產成本和安全生產起到積極作用，具有明顯的經濟效益和社會效益。

四、結論

該裝置通過在勝利采油廠的實驗應用，已完全成熟，可廣泛推廣至全油田使用，具有良好的社會效益和推廣應用價值。該裝置已申報國家專利，進一步推廣應用。2016年至今使用該新式防污閥120余口井，節約環保費用36萬余元，取得了良好的經濟效果。可更好的滿足作業現場施工的需求，進一步提高該裝置的使用效果，實現我們倡導清潔生產的目標。通過現場使用，有效地解決了修井液對施工人員身心傷害，減少修井作業造成環境污染，節約環保費用的支出。作業施工減少工人勞動強度，保證安全清潔生產，縮短施工周期，提高了工作時效，降低井下作業修井費用。同時，施工中驗證油管是否有漏失現象，減少了工序提高了施工質量。

【參考文獻】

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