基于注蒸汽密封器的原理及其应用分析

柴志文（中国石油天然气股份有限公司辽河油田分公司金马油田开发公司，辽宁盘锦124010）

基于注蒸汽密封器的原理及其应用分析

柴志文（中国石油天然气股份有限公司辽河油田分公司金马油田开发公司，辽宁盘锦124010）

注蒸汽密封器主要用于稠油井注蒸汽采油，在实际的采油过程中，在蒸汽吞吐或者蒸汽驱井中放入隔热管，再在油层的射孔井段上方将封隔器进行坐封操作，目的是防止高温高压的环境会造成高压蒸汽，侵入套管，对套管造成热损失。而当前采油设施中使用的封隔器，很可能因为与管柱做伸缩操作而造成摩擦损坏，本文就原K361封隔器的特点与结构进行改善，提出带伸缩功能的注蒸汽密封器。

注蒸汽密封器；设备原理；应用分析；封隔器

注蒸汽开采稠油法已经作为当前国内外广泛使用的开采稠油、超稠油方法。而随着采油技术的日益发达，世界上很多丰富的稠油资源都被开发起来，且呈现逐年增长的趋势。而作为注蒸汽采油的重要设施，K361封隔器设备是采油系统设备中非常关键的设施。而随着采油的逐渐发展，基于K361封隔器的改善，人们开发出一种带伸缩功能的补偿器注蒸汽密封器。这种密封器不仅实现了自动坐封，还具有很好的密封效果，且解封方便可靠，非常适用于小洼油田的稠油开采。

一、注蒸汽密封器的原理及结构分析

1.密封器的结构分析

K361型号的注蒸汽密封器，其主要由密封器与伸缩管结合的结构形式，以组成带伸缩的补偿器注蒸汽密封器。当要进行坐封时，密封器受到热膨胀，密封的油套管环形空间上，伸缩管可以在空间内进行自由伸缩，以补偿主蒸汽管柱中的伸缩变化。密封器构成主要有以下几个部分，上钢碗、下钢碗、密封筒以及热敏金属片、调节环、泄压阀等零部件，需要特别注意的是，运行时需要在密封筒的内腔内注入膨胀液，以促进其膨胀。伸缩管则由上下接头、伸缩光管、盘根盒以及伸缩外管等部件组成，其中密封器就是伸缩光管的滑动区域。

2.密封器的原理分析

注蒸汽密封器设备内设置有一圈热敏片，当注入蒸汽以后，这一圈热敏片会因为受热而挠曲产生变形，并向外扩张到密封筒中。且当温度逐渐升高，其扩张变形的程度就越大。当扩张到密封筒紧贴着套管后，就可以开始初次坐封。在这一过程中，膨胀液体会随着注蒸汽的温度升高而逐渐膨胀，最后鼓胀至密封筒内，形成完全的坐封，并达到密封油套管环形空间的目的。因膨胀液体的膨胀量主要是由温度来决定的，一旦温度过高，密封筒内的压力就会超高，当超过限制时，为防止其胀破密封筒，泄压阀的发片会自动爆破泄压。而爆破后的阀片孔还可以继续注蒸汽以维持密封筒的继续扩张与密封。最后，当停止对设备进行注蒸汽后，当需要将密封器起出时，只需上提到伸缩光管，并拉动泄压阀中的剪切套，最后打开泄压销，释放密封筒，顺利的起出密封器。

二、基于注蒸汽的密封器特点与使用方法

1.主要特点

就上述分析的注蒸汽的密封器改造后，主要通过热敏片的机械扩张与膨胀液的受压膨胀，作用于扩张密封筒，这种方式不仅实现了超强的密封性能，更有扶正的作用。而设备中泄压阀的设置不仅能够防止密封筒的超压爆破，针对起出操作时，还能泄压以释放密封器，这样的设置能够保证其设备的安全性。事实上，基于K361改造后的系统其伸缩管下部预留了一段伸缩距，目的就是防止密封器的蠕动，延长密封器的工作寿命。众所周知，密封筒的动力来源就是蒸汽的温度，当温度低于了120℃时，密封筒的尺寸就会产生扩张，从而导致不能有效的密封，而当温度高于了320℃时，有会超过密封筒的极限，密封也会失效。所以针对这样的情况，改造后的注蒸汽密封适用于浅井，且温度低于250℃时，可以专门以膨胀液为主，反之则以热敏片为主。

2.具体使用方法

基于K361+ss型改造后的注蒸汽密封器必须根据采油井下的深度以及注蒸汽的温度参数，来选择恰当的伸缩距。首先，按照相关规定与施工方法要求，充分做好施工设计和准备，确定好密封器的放入位置。需要特别注意的是，密封器放入时，一定要处理好与套管接箍之间的操作，要求尾管的重量控制在20KN以下。其次，按照施工设计好的位置将密封器下放到预定的深度，完成井注蒸汽。最后，当需要起出密封器时，只需要上提管柱，打开泄压阀等待密封筒释放和收缩后，就能轻松简单的提出密封器。

需要特别注意的是K361+ss的注蒸汽密封器，其对温度的敏感性较强，所以应在保存在常温下，禁止接近火源、热源或者暴晒。尤其在搬运进场或者在进行连接操作时，必须做好密封筒的保护措施，防止因剐蹭或者碰撞对密封筒造成影响。尤其是在下井的过程中，一定要做好剪断泄压阀的销钉工作。

［1］那勇，彭海涛.浅谈注蒸汽密封器的原理及其应用［J］.中国石油和化工标准与质量，2012，01：122.

［2］胡绍彬.注蒸汽采油流度控制剂研制与室内评价［D］.东北石油大学，2011.

［3］武继辉，邹晓霞，刘琳波.蒸汽驱提高采收率技术研究及应用［A］.山东石油学会.胜利南区稠油开采技术交流会论文集［C］.山东石油学会：，2008：9.

［4］张永贵.注蒸汽热采井套管强度理论与试验研究［D］.燕山大学，2008.

［5］金静岳.火炬分子密封器闪爆原因及改进［J］.石油化工设备，2003，01：54-55.