開啟固定凡爾泄油技術研究與試驗

于海山（大慶油田有限責任公司第八采油廠）

油井檢修作業過程中，抽油泵泵筒及其上部油管內存儲的大量原油被帶至地面，易造成環境污染和資源浪費[1-7]。作業現場一直以來都是采用防滲布圍擋和應用污油回收設備回收統一送至污油回收點處理的環保施工措施，但成本投入大、效果不理想[8-10]。為了實現原油不帶至地面，現場試驗過的幾種泄油器和可泄油抽油泵，普遍存在3 個問題：一是以開孔的形式泄油，孔以下管內仍存有原油；二是存在漏失隱患，泄油孔密封在井下復雜的溫度、壓力及腐蝕性條件下容易失效；三是大幅增加井下工具成本，綜合其效果很難普遍推廣。在當前油田環保形勢嚴峻和成本問題突出的矛盾下，進一步降低檢修作業安全環保風險、降低維護成本，還要從抽油泵這個必用井下工具出發，應用泵身不開孔就能實現泄油功能的抽油泵，沒有密封漏失隱患，又能避免油污對環境造成污染。

從抽油泵系統的工作原理出發，確定了造成油井檢修作業時原油無法泄出問題的根源是抽油泵內固定凡爾坐封。如果能夠開啟抽油泵固定凡爾，就能利用固定閥座的中心孔使原油完全泄出泵筒，這樣就實現了泵身不開孔又能泄油，避免了泵身開孔帶來的漏失隱患和泄油不完全的問題。

1 技術研究

1.1 結構組成

通過創新方法研究，設計了固定凡爾開啟裝置，主要由上接頭、外筒、固定閥罩等組成（圖1）。上接頭連接泵筒，使柱塞無法撞到固定閥罩，其中心孔能夠通過抽油桿短接；外筒連接上接頭與下接頭，并為固定閥罩、撞擊筒、固定凡爾、固定閥座提供固定及工作空間；閥罩起到通過原油和提供抽油桿短接撞擊平面的作用；撞擊筒在收到撞擊后，固定凡爾開啟結構將固定凡爾推離固定閥座；固定凡爾與固定閥座的開啟與坐封配合，實現原油的單向流動；下接頭連接下部井下工具。

圖1 固定凡爾開啟裝置結構示意圖

1.2 工作原理

檢泵作業時，將抽油桿及柱塞起出后，投放3 m長φ25 抽油桿短接，抽油桿下落至泵底后，通過上接頭下部中心孔撞擊到撞擊筒上部的固定閥罩，觸發撞擊筒的固定凡爾開啟結構，將固定凡爾推離固定閥座，實現泵筒及油管內原油泄出。撞擊筒在抽油泵正常生產時，沒有外力沖擊無法觸發固定凡爾開啟結構，不影響泵的密封，不影響泵效及日常泵況核實所進行的憋泵、洗井效果。

2 技術特點

該技術通過在固定凡爾上部嵌套撞擊筒的方式（圖2），利用投桿沖擊出發撞擊筒來開啟抽油泵固定凡爾，將原油泄入井筒內，解決了目前市面上井下泄油器無法完全泄油及泄油孔密封不嚴的問題。該技術應用具有以下幾方面特點：

圖2 固定閥總成與固定凡爾開啟裝置結構對比

1） 可以將現有抽油泵改造成可泄油抽油泵，從開啟固定凡爾泄油的根源出發，解決了抽油泵完全泄油問題，減少增加井下泄油工具帶來的成本問題。

2）抽油泵正常生產時，固定閥球坐封在固定閥座上實現密封，不影響泵效，不存在泄油器橡膠或金屬密封漏失的問題。

3）不影響憋泵、洗井等抽油泵泵況核查、處理工作。

4）檢泵作業需要泄油時，在抽油桿和柱塞起出后，投放3 m 長φ25 抽油桿，通過觸發撞擊筒實現固定閥球開啟，泵筒及油管內原油可全部泄出。

5）泄油工藝簡單，不增加地面集油及處理設備及相應工作量，大幅降低工人勞動強度，提高了工作效率。

3 試驗情況

室內試驗選取了一臺泵徑為38 mm 的抽油泵，替換其固定閥總成部分，完成固定凡爾開啟裝置安裝（圖3），并進行抽打壓測試，壓力在28 MP 下，穩壓3 min 以上，不滲不漏，達到下井要求。沖擊測試滿足大于或等于150 N 時，撞擊爪發生彎曲順利撬起固定凡爾達到試驗目的。

圖3 固定凡爾開啟裝置安裝前后對比

打壓測試合格后運送至現場，下抽油泵（圖4a）、油管、抽油桿，安裝井口，試抽憋壓4.2 MPa，穩壓10 min，壓降0.1 MPa，判定合格；運行24 h 后，井口取樣，正常生產出油，之后停井、拆井口、起抽油桿，投放一根3 m 長去掉接頭的25 mm 直徑抽油桿（圖4b）；起油管及抽油泵過程中無原油留出（圖4c），拆固定凡爾開啟裝置觀察撞擊爪開啟固定凡爾情況， 撞擊爪彎曲（圖 4d），固定凡爾開啟。

圖4 現場試驗

現場試驗效果反映，應用抽油泵固定凡爾開啟裝置后，能夠實現原油完全泄入井筒內，單井含泥污油產生量由4.7 m3降低為0 的目標值；單井清潔作業時間節約5.5 h，大幅降低工人勞動強度；單井節約成本費用6 810.6 元，去除材料費和加工費753 元/套，單井創經濟效益6 057.6 元。

4 結論

1）該技術的研究與試驗結果表明，固定凡爾開啟裝置為油田環保作業提供了技術可靠、成本低廉的泄油方式。

2）該技術可以在油田清潔作業井下泄油方面推廣應用，具有安全環保施工、降低勞動強度、節約能源的意義。