多功能防喷光杆密封器在汽驱高温井上的研究与应用

2022-09-11

引言

辽河油田齐40块于2008年初顺利完成150个井组的转驱工作, 全面进入蒸汽驱生产阶段, 截至目前共有582口油井生产。蒸汽驱生产方式需要长时间连续向油层注入高温蒸汽, 致使油层温度较高, 与其连通的生产井井底温度达到了110℃-210℃。高温原油通过抽油泵举升到地面, 采出液平均温度为56℃, 有16%的油井超过80℃, 最高温度达到118℃。光杆密封器是抽油机光杆与采油井口连接起密封作用的主要部件, 在高温作用以及光杆与井口对中性差的情况下, 普通光杆密封器经常出现原油跑冒滴漏现象。因此辽河油田欢喜岭采油厂根据蒸汽驱油井特点, 研制应用了一种多功能防喷光杆密封器, 该密封器不但具有光杆断脱防喷功能, 而且耐高温、耐高压, 能够满足蒸汽驱油井的生产要求。

一、普通光杆密封器存在的问题

普通光杆密封器为两级密封, 一级为螺旋胶塔密封, 二级为锥型胶环密封。其工作原理是:油井生产时, 主要依靠一级螺旋胶塔密封光杆, 防止采出的原油渗漏, 此时二级锥型密封胶环与光杆脱离不密封;当一级螺旋胶塔磨损严重需要更换时, 调节二级锥型密封胶环使其抱紧光杆, 起到暂时密封的作用。

由于普通光杆密封器具有结构简单、价格低廉等优点, 在油田有杆抽油机井中得到了广泛的应用。但是普通光杆密封器的密封件材料为普通橡胶, 耐高温、高压性能差, 最高承受温度100℃, 最高承受压力10 Mpa, 原油温度高时易出现漏油现象, 密封件寿命低, 大约5天左右更换一次。对于高压油井, 若光杆意外断脱, 普通光杆密封器不具备防喷功能, 安全环保方面存在隐患。

二、多功能防喷光杆密封器的研究与应用

从2006年起, 根据现场实际, 通过逐步摸索研究, 研制了多功能防喷光杆密封器, 并进行了现场推广应用。

1. 主要结构

密封器结构如图1所示, 主要由防喷装置、压盖、主体、三级密封胶块、调偏球及底座等组成。

2. 工作原理

当密封器与抽油光杆不对中时, 可松开调偏压盖调整调偏球, 防止密封器与抽油光杆发生偏磨。生产过程中, 三级密封胶块不起密封作用, 只有一、二级密封胶块与抽油光杆密封, 当更换一、二级密封胶块时, 调节丝杠使三级密封胶块与抽油光杆包紧, 起到暂时密封的作用。

3. 操作方法

(1) 固定:使用扳手逆时针旋转两端调节丝杠, 松开三级密封胶块, 抽油光杆从密封器的中心孔穿过 (此时未安装一、二级密封胶块) , 将底座与采油井口用卡箍连接。

(2) 调偏:松开密封器的调偏压盖, 根据井口的偏斜程度调整抽油光杆, 使采油井口与抽油光杆保持垂直后再锁紧调偏压盖[1]。

(3) 装配:顺时针旋转两端调节丝杠, 使三级密封胶块锁紧抽油光杆, 然后打开一、二级密封压盖, 将球型密封胶块涂上黄油后装入腔内, 锁紧压盖。

(4) 运行:装配完毕, 逆时针旋转两端调节丝杠, 使三级密封胶块与抽油光杆脱离, 此时可启动抽油机生产, 观察密封情况并及时对密封程度作出调整。

4. 注意事项

(1) 安装一、二级密封胶块时, 必须在胶块的内部和表面涂上黄甘油, 以减少与抽油光杆的阻力。

(2) 井口密封器安装后, 投入生产运行阶段中, 在密封器上端防喷腔内适当注入润滑油, 既可以对抽油光杆起到润滑作用, 又可以减少抽油光杆和密封器的阻力, 延长密封器使用寿命。

(3) 在抽油杆运行中, 如发现原油泄漏时, 可调紧二级密封胶块上的压盖, 调紧度可根据漏油程度大小适当锁紧压盖, 以不漏油为止。

5. 功能特点

(1) 多次密封:采用三级密封件, 且一、二级密封件为球型, 压盖可使密封件压缩10mm的锁紧量, 因此可实现多次磨损密封。

(2) 性能好:密封件材料采用氟橡胶, 耐高温、高压性能好[2], 可在250℃下长期使用, 在300℃下短期使用, 最高承受压力30Mpa。

(3) 防喷:在高压井, 当抽油光杆意外断脱时, 井下油气压力会使空心防喷球移到腔体顶部堵住出油口, 阻止油气喷出[3]。

(4) 寿命长:由于密封件材料由普通橡胶改用氟橡胶, 使用寿命由原来的5-10天延长至100天以上。

6. 技术参数

额定工作温度250℃, 工作压力30MPa, 连接方式为卡箍连接, 适用光杆φ25mm。

4.现场应用

多功能防喷光杆密封器主要应用在高温高压的蒸汽驱油井, 目前已安装使用188口井, 占生产井开井总数的32.3%, 使用效果良好, 密封件使用寿命达到100-150天, 使用后不但减少了密封件的维护工作量, 节省了材料费用, 而且减少了因更换密封件停抽造成的卡井现象, 增加了采油时率。

结论

1.多功能防喷光杆密封器在密封件材料方面进行了很大的改进, 利用氟橡胶耐高温、耐油及耐多种化学药品侵蚀的特性, 保证了蒸汽驱高温高压油井的正常生产, 使用寿命明显延长。

2.增加了防喷功能, 对于高压油井, 即安全又环保。

3.密封件由螺旋塔型改进为球型, 使更换密封件操作省时省力, 从而增加了油井的生产时率。

摘要：辽河油田齐40块采用蒸汽驱生产方式开采, 采出液温度高, 普通光杆密封器耐温性能低, 经常出现跑冒滴漏现象。针对蒸汽驱油井的特点, 研究应用了一种多功能防喷光杆密封器, 该密封器不但具有光杆断脱防喷功能, 而且耐高温、耐高压。截至目前已使用188口井, 密封件使用寿命达到100-150天, 减少了密封件更换次数, 节省劳动力, 增加了采油时率, 满足了蒸汽驱油井的生产要求。

关键词：蒸汽驱,光杆密封器,密封件,高温,防喷