耐高壓熱采盤根盒的研制與應用

侯雙亮

耐高壓熱采盤根盒的研制與應用

侯雙亮

（中國石化河南油田分公司石油工程技術研究院，河南 鄭州 450000）

河南油田新疆采油廠春光作業區注汽壓力高達20MPa，開始使用耐壓不超過15MPa的常規熱采盤根盒，經常出現井口漏汽現象，被迫提前燜井。為此研制了新型耐高壓熱采盤根盒。該盤根盒除了常規熱采盤根盒的低壓橡膠盤根和高壓橡膠盤根，增加了一級金屬柱塞密封機構。注汽時采用耐高溫復合材料盤根加金屬柱塞兩級密封，耐壓可達25MPa；生產時通過橡膠盤根加復合材料盤根兩級密封，耐壓可達18MPa。該盤根盒獲國家實用新型專利（ZL201420666013.8）。目前，春光作業區156口熱采井，均采用該種耐高壓熱采盤根盒，沒有出現井口漏汽、漏油現象，滿足了現場注汽、生產需要。

耐高壓；熱采；盤根盒

河南油田春光作業區熱采井油層埋藏深度垂深在920～1 050m，地層破裂壓力梯度0.02MPa/m，井口注汽壓力在16～20MPa。常規的熱采盤根盒采用橡膠盤根和石墨盤根兩級密封，應用過程耐壓不超過15MPa，注汽時容易出現井口漏汽、被迫提前燜井、注汽量達不到要求的問題，生產過程中井口有漏油現象［1］。為此研制了可以耐壓25MPa、耐溫350℃的新型熱采盤根盒，獲得國家實用新型專利（ZL201420666013.8），經現場試驗效果良好，目前春光作業區156口井均采用該種盤根盒，注汽生產正常。

1 常規熱采盤根盒的缺陷

常規熱采井口密封裝置結構如圖1所示［2］。

該盤根盒的工作原理是：連接體8下部與井口裝置用卡箍連接；主體4上部是橡膠盤根密封腔，抽油時，壓帽1通過壓套2壓緊一組橡膠盤根來達到密封井口的目的；注汽時，通過旋緊主體4的下部螺紋擠壓石墨密封圈來承受高溫高壓的蒸汽。

圖1 常規熱采井口盤根盒結構

該盤根盒的主要不足是：該盤根盒在現場注汽過程中耐壓不超過15MPa。春光區塊熱采井的注汽壓力在16～20MPa。為避免高溫高壓蒸汽刺漏井口，有時需要提前燜井，導致無法達到設計的配注汽量，油汽比較低。

2 耐高壓熱采盤根盒結構及工作原理

2.1 結構

耐高壓熱采盤根盒，從上到下依次為低壓盤根密封總成、高壓盤根密封總成和金屬密封總成。結構如圖2所示。

圖2 耐高壓熱采盤根盒結構圖

上盤根盒內的低壓盤根采用常用的橡膠材料，可以耐受120℃；下盤根盒內的盤根采用特殊研制的耐高溫的復合材料，可以耐受350℃高溫。

密封套管采用抽油泵泵筒加工工藝制作，密封堵塞采用抽油泵柱塞加工工藝制作。二者配合間隙采用抽稠泵常用的配合間隙，避免由于熱脹冷縮導致注汽時密封堵塞卡死在密封套管內。

2.2 工作原理

注汽前，停抽油機，擰下放氣堵塞，上提光桿，密封堵塞隨之上行，油管內的液體通過放氣閥體內的閥腔排出，密封堵塞與密封套管緊密配合，擰緊放氣堵塞，更換下盤根，擰緊上盤根盒、鎖帽，注汽時高壓密封盤根總成與金屬密封總成形成兩級密封，共同承受高溫高壓蒸汽的上頂力。

放噴結束，轉抽前，擰開壓帽，更換上盤根，下放光桿，密封堵塞與密封套管脫開，此時低壓密封盤根和高壓密封盤根均可對光桿起到密封作用，防止油液濺出井口污染環境。

3 技術特點

①通過金屬密封總成的節流，高壓蒸汽的壓力得到較大程度的降低，減少了對高壓密封盤根向上的上頂力。該盤根盒可以在350℃時耐壓25MPa。②該熱采盤根盒注汽時通過高壓密封盤根總成和金屬密封總成形成的兩級密封來實現對高溫高壓蒸汽的密封，與常規的熱采盤根盒相比，多了一個金屬密封總成，使整個盤根盒在注汽階段承受高溫高壓的性能大為提高。

4 主要技術參數

耐溫：350℃。耐壓：25MPa。適用光桿外徑：22～32mm。

5 現場應用

截至2016年9月，河南油田春光作業區累計有156口稠油熱采井，井口注汽壓力在13～20MPa，其中142口井注汽壓力在15MPa以上，見表1。

表1 平均井口注汽壓力

初期注汽時，采用常規的熱采盤根盒，耐壓不超過15MPa，一旦注汽壓力高，就被迫提前燜井，無法達到配注汽量、無法對井底原油有效加熱降黏，造成油汽比低；有時井口出現漏汽現象，造成較大的安全隱患。生產時，有井口漏油現象。應用該耐高壓熱采盤根盒后，注汽過程再未出現井口刺漏現象，保障了注汽安全，提高了注汽效果。例如，春10II2-6-8H井，第一周期采用常規熱采盤根盒，注汽壓力到15MPa時提前燜井，沒有達到設計注汽量；第二周期采用耐高壓熱采盤根盒，注汽壓力達到18.2MPa，注汽正常，達到了設計的注汽量，開抽后生產時間、累計產油量、日均產油量、油汽比都大幅提高。生產過程也沒有出現漏油現象，具體見表2。

目前該熱采盤根盒在河南油田春光作業區全面應用，取得了良好的經濟效益。

表2 春10II2-6-8H井注采數據對比表

6 結論

①常規熱采盤根盒采用低壓橡膠盤根和高壓橡膠盤根兩級密封，注汽時耐壓不超過15MPa。研制的耐高壓熱采盤根盒在常規熱采盤根盒在的基礎上，增加了一級金屬柱塞密封機構。通過高壓盤根密封總成和金屬密封總成兩級密封，在注汽時能夠承受350℃高溫和25MPa壓力，滿足熱采井注汽時對井口光桿的密封要求，保證不漏汽。該產品獲得國家實用新型專利（ZL201420666013.8）。

②金屬密封總成的密封堵塞和密封套管采用抽稠泵的柱塞和柱塞的加工工藝和配合間隙，能夠對高溫高壓的蒸汽節流降壓，減少對上部的高壓盤根的沖擊，同時避免熱脹冷縮導致密封堵塞卡死在密封套管內。

③現場應用表明，該熱采盤根盒能夠滿足多輪次高壓注汽密封要求，可以在國內的稠油熱采井上推廣應用。

［1］逯登太，張先國，常新梅，等.新式井口盤根盒在稠油熱采中的應用［J］.工業安全與環保，2011（6）：49-50.

［2］肖宇，劉新福，綦耀光，等.采油井口密封裝置的研制［J］.內蒙古石油化工，2009（17）：1-4.

Development and Application of High Pressure Thermal Recovery Cartridge

Hou Shuangliang
（Petroleum Engineering Technology Research Institute,Petro China Henan Oilfield Company，Zhengzhou Henan 450000）

For no more than 15MPa,the packing box of conventional thermal pressure in Henan oilfield,Xinjiang oil production plant spring operation area of steam injection pressure up to 20MPa,developed a new high pressure thermal recovery packing box.The packing box of steam injection with high temperature resistant composite packing with metal plunger two seal,pressure up to 25MPa;the production of rubber packing with composite packing two stage seal,pressure up to 18MPa.The packing box won the national utility model patent(ZL201420666013.8).The 156 hot spring area wells,were used by the high pressure thermal recovery wellhead packing box,no leakage,leakage phenomenon,to meet the needs of the steam injection and production.

high pressure；thermal recovery；packing box

TE933.2

A

1003-5168（2017）09-0042-03

2017-08-01

侯雙亮（1985-），男，本科，工程師，研究方向：采油工藝技術研發及應用。