下管柱防污防噴裝置的研制與應(yīng)用

張興瑞

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

【關(guān)鍵詞】管柱；防污防噴裝置；研制；應(yīng)用

在修井作業(yè)施工過程中，進(jìn)行通井替漿、沖砂等下油管工序施工時(shí)，井筒處于井液全部充滿狀態(tài)時(shí)，井內(nèi)液體隨著油管下入體積的不斷增大，井內(nèi)液體會(huì)在下油管的過程中，從油套環(huán)空和油管內(nèi)噴溢出來(lái)。井內(nèi)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(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也給職工帶來(lái)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(yè)大隊(duì)經(jīng)過科技攻關(guān)，成功研制與推廣應(yīng)用了下管柱防污防噴裝置，實(shí)現(xiàn)了下管柱無(wú)污染作業(yè)，避免油水外泄污染環(huán)境，保障了修井作業(yè)清潔生產(chǎn)。

一、噴下管柱施工現(xiàn)狀

作業(yè)施工是采油廠原油上產(chǎn)的的重要保障措施。修井施工中，由于井筒處于充滿狀態(tài)等原因，造成在下油管施工過程當(dāng)中，隨著油管下入井內(nèi)，體積不斷增加，加上井下工具的收攏作用，井內(nèi)液體從油管內(nèi)和油套環(huán)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(chǎn)下替漿管柱時(shí)，由于鉆井泥漿中添加了許多化學(xué)物質(zhì)，對(duì)操作人員身心健康造成危害，同時(shí)造成井口周圍的環(huán)境污染，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)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(yè)隊(duì)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(nèi)井液、泥漿從套管內(nèi)流出后，直接流入回收罐內(nèi)，避免從油管內(nèi)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(nèi)處于無(wú)井液狀態(tài)，會(huì)對(duì)油管造成擠壓，現(xiàn)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(fā)生油管折斷落井等工程事故事故，造成后續(xù)的復(fù)雜打撈等工程事故處理。

二、下管柱防污防噴裝置項(xiàng)目簡(jiǎn)介

針對(duì)上述施工安全及環(huán)境污染方面存在的問題，我們對(duì)目前現(xiàn)場(chǎng)使用的各種井口配件及工具進(jìn)行了深入的調(diào)研，研制出新型油管噴提防污裝置，來(lái)滿足目前修井作業(yè)的需要。

1.基本設(shè)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(nèi)油管底部閥體，在套管液柱的作用下打開，始終保持油管內(nèi)的液柱與套管有一定壓差，可以正反循環(huán)。將單流閥進(jìn)行改進(jìn)實(shí)現(xiàn)雙向流動(dòng)，當(dāng)下井管柱不深時(shí)，雙流閥可起單向流動(dòng)的作用，避免井液進(jìn)入油管，并排出相當(dāng)于下井油管容積的井液；當(dāng)管柱下至一定深度，油套環(huán)空液柱壓力大于雙流閥所承受設(shè)計(jì)壓力時(shí)，止流一端被打開，井液進(jìn)入油管，避免了油管被擠扁，由于井內(nèi)已被排出了一段等同于油管容積的井液，不會(huì)從油管上端溢出。

下管柱防污防噴裝置應(yīng)滿足的條件：一是防止井液從油管內(nèi)噴出；二是油管內(nèi)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(huán)施工。

2.下管柱防污防噴裝置結(jié)構(gòu)

多功能防污管柱調(diào)控閥結(jié)構(gòu)：上接頭內(nèi)套管，調(diào)節(jié)隔板，下彈簧，鋼球閥體，密封膠圈，銷釘?shù)冉M成（見圖2）。

工作原理：本裝置接在管柱下部，油管下井時(shí)，油套壓差小于彈簧所承受設(shè)計(jì)壓力（定為0.5MPa）時(shí)，油管內(nèi)無(wú)井液，防止了井內(nèi)液體從油管內(nèi)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(shí)，鋼球上移打開閥體通道，井內(nèi)液體進(jìn)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(shí)現(xiàn)了下管柱無(wú)污染作業(yè)，當(dāng)因油稠或砂面時(shí)造成管柱遇阻下不到位時(shí)，可以從油管內(nèi)打壓，首先驗(yàn)證油管是否有漏失現(xiàn)象，壓差大于12MPa時(shí)，銷釘剪斷液體推動(dòng)閥體下移至循環(huán)孔下部，打開通道實(shí)現(xiàn)油套連通，實(shí)施沖砂洗井作業(yè)。

三、下管柱防污防噴裝置的應(yīng)用

1.現(xiàn)場(chǎng)施工

本裝置接在管柱下部，油管下井時(shí)，油套壓差小于彈簧所承受設(shè)計(jì)壓力時(shí)，防止了井液從油管內(nèi)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(jìn)入油管并保持油套一定的壓差，實(shí)現(xiàn)了下管柱無(wú)污染作業(yè)。當(dāng)管柱遇阻下不到位時(shí)，可以從油管內(nèi)打壓，主要作用有：（1）在銷釘?shù)陌踩秶鷥?nèi)可驗(yàn)證油管是否有漏失現(xiàn)象。（2）壓力大于12MPa時(shí)，銷釘剪斷液體推動(dòng)閥體下移至循環(huán)孔下部，打開通道實(shí)現(xiàn)油套連通，實(shí)施沖洗作業(yè)。

避免因井筒充滿井液而產(chǎn)生噴下管柱施工，造成環(huán)境污染，減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度，消除了施工中的安全隱患。

2.應(yīng)用效果

油井防污裝置主要應(yīng)用于井筒被井液充滿的作業(yè)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(nèi)泥漿或井液從油管內(nèi)溢出。既減少了作業(yè)污染，降低了職工勞動(dòng)高強(qiáng)度，又消除了因污染帶來(lái)的施工安全施工隱患，提高了作業(yè)時(shí)效。

（1）本裝置工具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可重復(fù)使用。不僅能有效解決冒噴下管柱對(duì)環(huán)境造成的油水污染，同時(shí)也有利于施工現(xiàn)場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，有利于推行無(wú)污染作業(yè)施工，降低了作業(yè)成本，實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。

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

（3）本裝置能最大限度的減少噴下管柱造成的環(huán)境污染，降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度，消除了安全隱患，滿足了職工的實(shí)際需求，為控制生產(chǎn)成本和安全生產(chǎn)起到積極作用，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

四、結(jié)論

該裝置通過在勝利采油廠的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用，已完全成熟，可廣泛推廣至全油田使用，具有良好的社會(huì)效益和推廣應(yīng)用價(jià)值。該裝置已申報(bào)國(guó)家專利，進(jìn)一步推廣應(yīng)用。2016年至今使用該新式防污閥120余口井，節(jié)約環(huán)保費(fèi)用36萬(wàn)余元，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效果?？筛玫臐M足作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)施工的需求，進(jìn)一步提高該裝置的使用效果，實(shí)現(xiàn)我們倡導(dǎo)清潔生產(chǎn)的目標(biāo)。通過現(xiàn)場(chǎng)使用，有效地解決了修井液對(duì)施工人員身心傷害，減少修井作業(yè)造成環(huán)境污染，節(jié)約環(huán)保費(fèi)用的支出。作業(yè)施工減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全清潔生產(chǎn)，縮短施工周期，提高了工作時(shí)效，降低井下作業(yè)修井費(fèi)用。同時(shí)，施工中驗(yàn)證油管是否有漏失現(xiàn)象，減少了工序提高了施工質(zhì)量。

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