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氣井安全抽汲工藝技術(shù)研究

文檔作者：任國富鄧?yán)^學(xué) 張文星桂捷付鋼旦王治國劉江波馮飛文檔來源： 1．長慶油田分公司油氣工藝研究院2．低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室3．川慶鉆探長慶井下研發(fā)中心		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年11月28日
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2011年第39卷第2期
石 油機(jī)械
CHINA PETROLEUM MACHINERY
．．應(yīng)用技術(shù)
氣井安全抽汲工藝技術(shù)研究
任國富 ， 鄧?yán)^學(xué) 張文星 桂 捷
付鋼旦 王治國 ’ 劉江波 ， 馮 飛
(1．長慶油田分公司油氣工藝研究院2．低滲透油氣田勘
探開發(fā)國家工程實驗室3．川慶鉆探長慶井下研發(fā)中心)
摘要針對低壓氣井抽汲排液過程中沒有安全防噴裝置，易引發(fā)安全、環(huán)境污染等問題，研
究了氣井安全抽汲工藝技術(shù)，研發(fā)配套了抽子阻尼器、液控防噴盒、安全拔脫裝置和鋼絲繩防噴
器。試驗與現(xiàn)場應(yīng)用表明，該工藝技術(shù)作業(yè)過程中防噴盒處的最大壓力達(dá)到2．3 MPa， 系統(tǒng)工作
正常，實現(xiàn)了低壓井況下的密閉安全抽汲，避免了抽汲作業(yè)引發(fā)的環(huán)境污染。
關(guān)鍵詞 氣井 安全抽汲 抽子阻尼器 液控防噴盒 安全拔脫裝置
0 引 言
目前，常用壓后排液的方法主要有連續(xù)油管、
氣舉排液等。連續(xù)油管排液準(zhǔn)備時間長、施工費用
高；氣舉排液準(zhǔn)備時間短，但施工費用相對抽汲排
液仍較高，使它們在低產(chǎn)氣井的壓后排液應(yīng)用中受
到一定限制。常規(guī)抽汲排液工藝施工費用雖低，但
目前氣井采用的常規(guī)抽汲排液工藝由于沒有相應(yīng)的
安全保障裝置，且抽汲時采用井口導(dǎo)流方式，易引
發(fā)安全和環(huán)境污染等問題。國內(nèi)，中原油田進(jìn)行了
氣井抽汲排液方面的探索¨ ，主要是完善了抽汲
井口防噴裝置，但是未能解決氣井誘噴成功后抽子
和鋼絲繩發(fā)生卡鉆的問題。為此，筆者開展了氣井
安全抽汲工藝技術(shù)研究工作。
1 技術(shù)分析
1．1 系統(tǒng)組成
氣井安全抽汲系統(tǒng)組成如圖1所示。井下抽汲
工具串從上到下依次為：鋼絲繩、加重桿、抽子阻
尼器、加重桿和抽子。
井口防噴裝置從上到下依次為：液控防噴盒、
安全拔脫裝置、防噴管、鋼絲繩防噴器和采氣井口。
1．2 工作原理
連接好井下工具串，安裝好井口防噴裝置，鋼
絲繩帶動井下工具串上提下放進(jìn)行抽汲排液作業(yè)。
下放時液控防噴盒處于非密封狀態(tài)，上提時液控防
噴盒處于密封狀態(tài)，抽汲出來的井液通過排污管線
進(jìn)入排污池。
當(dāng)發(fā)生井涌或井噴時，抽子阻尼器卡瓦牙張
開，錨定在油管壁上，防止鋼絲繩和抽子打扭卡
鉆，此時可緩慢上提鋼絲繩將井下工具串提到防噴
管內(nèi)，關(guān)閉井口和鋼絲繩防噴器全封閘板。如果防
噴盒密封壓力不足以平衡井口壓力，那么在上提過
程中，可關(guān)閉鋼絲繩防噴器半封閘板。
圖1 氣井簧全抽汲系統(tǒng)組成示意圖
1一鋼絲繩；2一液控防噴盒；3一安全拔脫裝置；4一防
噴管；5一鋼絲繩防噴器；6一采氣井口；7一油管；8、
1 0一加重桿；9一抽子阻尼器；11一抽子；12一排污管線。
1．3 主要技術(shù)參數(shù)
阻尼器最大錨定壓差：5 MPa；
防噴盒最大動密封壓力：4 MPa；
安全拔脫裝置拔脫拉力：3 kN；
石 油機(jī)械 2011年第39卷第2期
防噴器最大盲板密封壓力：35 MPa；
防噴器最大動密封壓力：10 MPa。
2 關(guān)鍵技術(shù)
2．1 抽子阻尼器
在氣井的抽汲排液過程中，存在由于井涌、井
噴造成鋼絲繩打扭卡鉆甚至將抽子噴出井外的情況，
容易引發(fā)火災(zāi)，傷及人員和設(shè)備，造成安全事故，
并導(dǎo)致環(huán)境污染。為此，借鑒單向卡瓦的工作原理，
設(shè)計了卡瓦式抽子阻尼器l2 J，結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2 抽子阻尼器結(jié)構(gòu)示意圖
l一上接頭；2-螺母；3一外筒；4m 彈
簧；5一壓環(huán)；6～ 卡瓦；7一中心桿。
正常抽汲時，阻尼器受下部加重桿的重力作
用，卡瓦牙處于不工作狀態(tài)。一旦將井抽噴時，下
部的氣液會頂著抽子向上運動，當(dāng)抽子向上運動速
度大于鋼絲繩運動速度時，卡瓦牙被推出，錨定在
油管內(nèi)壁上。當(dāng)繼續(xù)上提鋼絲繩時，卡瓦相對于錐
體回縮，解除錨定，可以繼續(xù)上行至井口。
2．2 液控防噴盒
為實現(xiàn)安全、密閉抽汲，設(shè)計了液控防噴盒，
其結(jié)構(gòu)如圖3所示。抽子上提時，液壓油推動活
塞，密封膠筒被壓縮，對鋼絲繩進(jìn)行密封。抽子下
放時，液壓缸回油，活塞復(fù)位，膠筒還原，內(nèi)孑L擴(kuò)
大，鋼絲繩在扶正條件下可迅速下放，避免了與密
封件的摩擦，從而延長了密封件的使用壽命。
圖3 液控防噴盒結(jié)構(gòu)示意圖
1～ 鋼絲繩導(dǎo)向輪；2一膠塞壓蓋；3、6一密封膠塞；4、7一膠
塞座；5一膠塞隔離套；8一液壓缸；9一復(fù)位彈簧；1O一下接頭。
2．3 安全拔脫裝置
為了防止因司鉆人為疏忽把到達(dá)井口的井下工
具串繼續(xù)上提而發(fā)生井下工具串?dāng)嗝撌鹿实陌l(fā)生，
設(shè)計了安全拔脫裝置，結(jié)構(gòu)如圖4所示。
當(dāng)抽子上頂內(nèi)筒體時彈簧受壓上行，密封套中
間的鋼球進(jìn)入內(nèi)簡體的脫位凹槽后，外筒體和密封
套自行分離，實現(xiàn)脫開。在正常抽汲過程中，彈簧
上、下壓力相等，內(nèi)簡體不上行，彈簧沒有被壓
縮，外筒體和密封套就不會自行分離。
圖4 簧全拔脫裝置結(jié)構(gòu)示意圖
1一上接頭；2一密封罔；3～復(fù)位彈簧；4一定
位鋼球；5一脫位凹槽；6一撞擊套；7一下接頭。
2．4 鋼絲繩防噴器
在氣井抽汲的過程中，一旦抽噴，單純依靠液
壓防噴盒密封，危險性高，如果液壓防噴盒的膠心
磨損嚴(yán)重，則承受不了井內(nèi)壓力。為此，研制了雙
閘板鋼絲繩防噴器，作為液控防噴盒的補充。當(dāng)井
內(nèi)壓力太高時，可關(guān)閉鋼絲繩防噴器半封閘板，繼
續(xù)上提作業(yè)。鋼絲繩防噴器采用遠(yuǎn)程液壓操作，以
應(yīng)對在其他井控裝置失效的情況下，人無法靠近井
口的情況。
3 現(xiàn)場應(yīng)用
安全抽汲系統(tǒng)各裝置研制成功后，進(jìn)行了性能
指標(biāo)的室內(nèi)試驗。試驗成功后，2009年，將氣井
安全抽汲工藝技術(shù)在現(xiàn)場應(yīng)用10井次，作業(yè)過程
中，防噴盒處的最大壓力達(dá)到2．3 MPa，系統(tǒng)工作
正常，實現(xiàn)了低壓井況下的密閉安全抽汲，避免了
抽汲作業(yè)導(dǎo)致的環(huán)境污染。
參考文獻(xiàn)
[1] 戶貴華，程戈奇，童廣巖，等．氣井抽汲排液采氣
工藝的研究與應(yīng)用[J]．石油礦場機(jī)械，2006，35
(6)：102—103．
[2] 任國富，張文星，巨亞鋒，等．卡瓦式抽子阻尼器
的研制與應(yīng)用[J]．石油機(jī)械，2009，37 (12)：
】03—104．
第一作者簡介：任國富，工程師，生于1981年，2006
年畢業(yè)于西安石油大學(xué)油氣田開發(fā)專業(yè)，現(xiàn)從事采油技術(shù)
與井下工具研發(fā)工作。地址：(710021)陜西省西安市。電
話：(029)86590672。E—mail：rgf_cq@petrochina．eom．ca。
收稿日期：2010—07—20
(本文編輯趙連祿)

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