防喷堵头研制及应用

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摘要：清蜡、测试期间堵头向外喷水，造成环境污染，不能达到防喷的目的，本文根据新疆油田现状，对影响短堵头的因素进行了研究分析，研制了一种可放喷的堵头、即解决了工作中的问题、又减轻了工人的劳动强度、又保证了环境卫生。本实用新型结构简单，操作方便，为石油开采设备提供了节能的有效办法，取得了较好的应用效果。

关键词：堵头；漏油；可放喷

1背景

油田生产初期、大多数油井是属于自喷生产。在自喷生产过程中由于油中含有多种元素、有些元素随着油井生产过程中，当压力低于饱和压力后，原油会在地层脱气，井筒附近形成三相流，蜡从原油中析出粘附在油管壁上、影响油井产量，为了提高原油产量需要对油井实施各种清蜡方法，我们最常见的就是人工清蜡、和机械清蜡、钢丝试井等。机械清蜡在工作中由于上提速度快、清蜡堵头的密封盘根由于使用时间长、老化、在上提过程中起不到密封作用、将油水带出落到保温箱井场中、增加了工人的劳动强度、又污染了环境卫生。

钢丝试井技术通过钢丝试井技术录取地层资料，能够为油井稳产、增产措施的确定提供可靠的依据。钢丝试井技术通过钢丝起下试井仪器。由于在钢丝试井过程中需要多次起下仪器，这就使得钢丝与防喷清蜡、测试堵头中的盘根产生比较大的磨损，导致盘根的通孔的孔径增大，使得井口不能有效密封，可能导致井喷事故，造成环境污染，存在安全隐患，因此需要对盘根进行更换。但是，由于盘根紧贴在主体内部，很难将旧盘根取出，使得更换盘根速度较慢，影响试井的工作进度。

2、原因分析

清蜡、测试期间需要使用堵头，它用于水井清蜡、测试所用的起下钢丝的密闭，现用的堵头由丝堵和中间的橡胶垫组成，靠上部压紧螺杆实现密封。但其中的橡胶垫经钢丝摩擦后孔道增大，使清蜡、测试时堵头向外喷水，造成环境污染，不能达到防喷的目的。

3、制定对策

解决其技术问题所采用的技术方案是这种双孔防喷堵头由钢丝孔调节螺丝、丝堵、堵头座主体相互配合构成，丝堵上部设有穿过轴线的卸压孔和防喷孔，下部有空腔，调节螺丝与丝堵螺纹连接，二者连接后形成卸压室；堵头座主体被分隔成上下两个腔体，下腔体呈向外扩张的喇叭口状；丝堵有外螺纹，堵头座主体的上腔体与丝堵螺纹连接，二者连接后形成盘根室，丝堵上部的防喷孔和卸压孔裸露在外。上述方案中丝堵的外螺纹处设计有密封槽；堵头座主体下部有外螺纹，外螺纹处设计有密封槽。有益效果本实用新型由钢丝孔调节螺丝、丝堵、堵头座主体相互配合构成后，从下到上依次形成盘根室、卸压室、卸压孔、防喷孔四部分，由于盘根室内盘根的作用使液体不能直接喷出，少量进入卸压室的液体不能一下把空气排净，有一部分空气，能够起到阻碍作用，使液体向上喷的能量减少到很小，最后，即使有一点剩余液体通过钢丝孔再向上进入卸压孔、防喷孔，也只能横向流出，从而把液体的向上的能量的消耗掉，实现防止向外喷水的功能，保护环境，减少污染。

图1结构示意图；

这种双孔防喷堵头由钢丝孔调节螺丝1、丝堵2、堵头座主体3相互配合构成，调节螺丝1有外螺纹1，丝堵2上部设有穿过轴线的防喷孔7和卸压孔6，丝堵2下部有空腔，空腔的下部有内螺纹12，调节螺丝1与丝堵2螺纹连接，二者连接后形成卸压室5。堵头座主体3被分隔成上下两个腔体，上腔体14有内螺纹16，丝堵2有外螺纹13，上腔体14与丝堵2螺纹连接后形成盘根室4，对丝堵2与堵头座主体3螺纹连接处进行密封，防止高压水向外溢流；下腔体15呈向外扩张的喇叭口状，喇叭口可以改变压力方向，产生向四周扩张的力，使堵头密封效果更好，抗压能力更强；堵头座主体下部有外螺纹10，外螺纹10处设计有可加O型橡胶密封圈的密封槽9，密封槽9内装入密封圈后，可防止高压水溢流，减少污染。调节螺丝1与丝堵2螺纹连接，丝堵2与堵头座主体3螺纹连接后，从下到上依次形成盘根室4、卸压室5、卸压孔6、防喷孔7四部分，丝堵2上部的防喷孔7和卸压孔6裸露在外。本实用新型中钢丝孔调节螺丝1可以减少由于钢丝直接磨损丝堵2，使丝堵2易报废的问题，延长丝堵2使用寿命，减少企业材料消耗。

本实用新型中丝堵2上半部分的外形设计为可使丝堵旋转的六角形；堵头座主体3外形设计为可使堵头座主体旋转的六角形；调节螺丝1底面设计有用于螺丝刀旋紧的凹槽。本实用新型使用时，钢丝依次穿过堵头座主体3、调节螺丝l、丝堵2的钢丝孔，液体首先从钢丝孔进入最下面的盘根室4，由于盘根的作用使液体不能直接喷出，使从钢丝孔通过的液体降低到很小，又由于调节螺丝1的钢丝孔是2.6mm的，钢丝是2.4mm的，钢丝和钢丝孔的间隙非常小，液体在压力作用下，只有很少一部分进入卸压室5，卸压室5的直径是钢丝的数倍，液体不能一下把空气排净，有一部分空气能够起到阻碍作用，使液体向上喷的能量减少到很小，当液体通过钢丝孔再向上进入卸压孔6，卸压孔6直径相对较大，使液体只能向两边溢流，即使有一点剩余液体，能够进入防喷孔7，也只能横向流出，最后100%的向上的能量的消耗掉了，可防止向外喷水，保护环境，减少污染。本实用新型的盘根室中是否加盘根，根据现场液体溢流大小决定，对于液体溢流较小的，盘根室中可不加盘根。

4、效果调查

1、实现目标

本结构简单，操作方便，为石油开采设备提供了节能、环保的有效办法。具有设计简单，安装方便，现场适用性强，应用前景广阔，造价低廉。2018年4月在新疆油田公司采油二厂20井安装试用，取得以下效果：该发明可普遍用于油井，安装方便，使用安全，节能环保。

自从实施了上述措施以后，漏油状况得到了很好的改善。活动前每年出现漏油的井在60多口井，故障率达到了8%，活动目标把漏油井数减少到20口井左右，故障率降为3%，通过活动后漏油井数小于10口井，达到了1%超额完成任务。

2、社会效益

降低漏油的故障率，可以减少设备维修作业的工作量，同时也能够有效降低环境污染程度，对环境保护有很大的好处。

参考文献：

[1][J].刘锦阳，洪嘉振.振动工程学报.2002（02）

[2]欠平衡钻井用高压旋转控制头的研制和应用[J].羡维伟，任翔.钻采工艺.2002（03）

[3]国产旋转防喷器的探索研究[J].张慧.机械研究与应用.2011（03）

[4]旋转防喷系统试验装置的研制[J].万秀琦，李毅，宋林松，王岩鹏，杨德京.石油矿场机械.2005（03）