多功能防噴光桿密封器在汽驅高溫井上的研究與應用

高超

摘要：遼河油田齊40塊采用蒸汽驅生產方式開采，采出液溫度高，普通光桿密封器耐溫性能低，經常出現跑冒滴漏現象。針對蒸汽驅油井的特點，研究應用了一種多功能防噴光桿密封器，該密封器不但具有光桿斷脫防噴功能，而且耐高溫、耐高壓。截至目前已使用188口井，密封件使用壽命達到100-150天，減少了密封件更換次數，節省勞動力，增加了采油時率，滿足了蒸汽驅油井的生產要求。

關鍵詞：蒸汽驅;光桿密封器;密封件;高溫;防噴

引言

遼河油田齊40塊于2008年初順利完成150個井組的轉驅工作，全面進入蒸汽驅生產階段，截至目前共有582口油井生產。蒸汽驅生產方式需要長時間連續向油層注入高溫蒸汽，致使油層溫度較高，與其連通的生產井井底溫度達到了110℃-210℃。高溫原油通過抽油泵舉升到地面，采出液平均溫度為56℃，有16%的油井超過80℃，最高溫度達到118℃。光桿密封器是抽油機光桿與采油井口連接起密封作用的主要部件，在高溫作用以及光桿與井口對中性差的情況下，普通光桿密封器經常出現原油跑冒滴漏現象。因此遼河油田歡喜嶺采油廠根據蒸汽驅油井特點，研制應用了一種多功能防噴光桿密封器，該密封器不但具有光桿斷脫防噴功能，而且耐高溫、耐高壓，能夠滿足蒸汽驅油井的生產要求。

1? 普通光桿密封器存在的問題

普通光桿密封器為兩級密封，一級為螺旋膠塔密封，二級為錐型膠環密封。其工作原理是：油井生產時，主要依靠一級螺旋膠塔密封光桿，防止采出的原油滲漏，此時二級錐型密封膠環與光桿脫離不密封;當一級螺旋膠塔磨損嚴重需要更換時，調節二級錐型密封膠環使其抱緊光桿，起到暫時密封的作用。

由于普通光桿密封器具有結構簡單、價格低廉等優點，在油田有桿抽油機井中得到了廣泛的應用。但是普通光桿密封器的密封件材料為普通橡膠，耐高溫、高壓性能差，最高承受溫度100℃，最高承受壓力10 Mpa，原油溫度高時易出現漏油現象，密封件壽命低，大約5天左右更換一次。對于高壓油井，若光桿意外斷脫，普通光桿密封器不具備防噴功能，安全環保方面存在隱患。因此，對于稀油生產井以及常規吞吐方式生產的稠油井，普通光桿密封器能夠保證油井的正常生產，但是對于高溫高壓的蒸汽驅油井則無法滿足生產要求。根據蒸汽驅油井特點，研制應用了一種多功能防噴光桿密封器。

2? 多功能防噴光桿密封器的研究與應用

從2006年起，根據現場實際，通過逐步摸索研究，研制了多功能防噴光桿密封器，并進行了現場推廣應用。

1.1? 主要結構

密封器結構主要由防噴裝置、壓蓋、主體、三級密封膠塊、調偏球及底座等組成。

1.2? 工作原理

當密封器與抽油光桿不對中時，可松開調偏壓蓋調整調偏球，防止密封器與抽油光桿發生偏磨。生產過程中，三級密封膠塊不起密封作用，只有一、二級密封膠塊與抽油光桿密封，當更換一、二級密封膠塊時，調節絲杠使三級密封膠塊與抽油光桿包緊，起到暫時密封的作用。密封器頂端的防噴裝置應用在高壓井上，當抽油光桿意外斷脫時，空心防噴球會在井下噴出的高壓油氣的作用下移到腔體頂部堵住出油口，起到防噴作用。

1.3? 操作方法

（1）固定：使用扳手逆時針旋轉兩端調節絲杠，松開三級密封膠塊，抽油光桿從密封器的中心孔穿過（此時未安裝一、二級密封膠塊），將底座與采油井口用卡箍連接。

（2）調偏：松開密封器的調偏壓蓋，根據井口的偏斜程度調整抽油光桿，使采油井口與抽油光桿保持垂直后再鎖緊調偏壓蓋[1]。

（3）裝配：順時針旋轉兩端調節絲杠，使三級密封膠塊鎖緊抽油光桿，然后打開一、二級密封壓蓋，將球型密封膠塊涂上黃油后裝入腔內，鎖緊壓蓋。

（4）運行：裝配完畢，逆時針旋轉兩端調節絲杠，使三級密封膠塊與抽油光桿脫離，此時可啟動抽油機生產，觀察密封情況并及時對密封程度作出調整。

1.4? 注意事項

（1）安裝一、二級密封膠塊時，必須在膠塊的內部和表面涂上黃甘油，以減少與抽油光桿的阻力。

（2）井口密封器安裝后，投入生產運行階段中，在密封器上端防噴腔內適當注入潤滑油，既可以對抽油光桿起到潤滑作用，又可以減少抽油光桿和密封器的阻力，延長密封器使用壽命。

（3）在抽油桿運行中，如發現原油泄漏時，可調緊二級密封膠塊上的壓蓋，調緊度可根據漏油程度大小適當鎖緊壓蓋，以不漏油為止。

1.5? 功能特點

（1）多次密封：采用三級密封件，且一、二級密封件為球型，壓蓋可使密封件壓縮10mm的鎖緊量，因此可實現多次磨損密封。

（2）性能好：密封件材料采用氟橡膠，耐高溫、高壓性能好[2]，可在250℃下長期使用，在300℃下短期使用，最高承受壓力30Mpa。

（3）防噴：在高壓井，當抽油光桿意外斷脫時，井下油氣壓力會使空心防噴球移到腔體頂部堵住出油口，阻止油氣噴出[3]。

（4）壽命長：由于密封件材料由普通橡膠改用氟橡膠，使用壽命由原來的5-10天延長至100天以上。

（5）更換快捷：當一、二級密封件磨損嚴重時，只需2分鐘即可完成更換操作，而普通光桿密封器更換一次密封件需要10-15分鐘。

1.6? 技術參數

額定工作溫度250℃，工作壓力30MPa，連接方式為卡箍連接，適用光桿φ25mm。

1.7? 現場應用

多功能防噴光桿密封器主要應用在高溫高壓的蒸汽驅油井，目前已安裝使用188口井，占生產井開井總數的32.3%，使用效果良好，密封件使用壽命達到100-150天，使用后不但減少了密封件的維護工作量，節省了材料費用，而且減少了因更換密封件停抽造成的卡井現象，增加了采油時率。

3? 結論

（1）多功能防噴光桿密封器在密封件材料方面進行了很大的改進，利用氟橡膠耐高溫、耐油及耐多種化學藥品侵蝕的特性，保證了蒸汽驅高溫高壓油井的正常生產，使用壽命明顯延長。

（2）增加了防噴功能，對于高壓油井，即安全又環保。

（3）密封件由螺旋塔型改進為球型，使更換密封件操作省時省力，從而增加了油井的生產時率。

參考文獻：

[1]陳景世，付路長等.稠油熱采井口光桿自動調偏密封裝置.石油機械[J]，2007，35（3）：29-30

[2]朱海濱，張慶華等.高溫高壓注汽采油兩用光桿密封器. 石油機械[J]，2005，33（6）：52-53

[3]趙友.帶防噴裝置全浮式自動調心光桿密封器. 石油礦場機械[J]，1987，16（5）：47-49