耐高压热采盘根盒的研制与应用

侯双亮

耐高压热采盘根盒的研制与应用

侯双亮

（中国石化河南油田分公司石油工程技术研究院，河南 郑州 450000）

河南油田新疆采油厂春光作业区注汽压力高达20MPa，开始使用耐压不超过15MPa的常规热采盘根盒，经常出现井口漏汽现象，被迫提前焖井。为此研制了新型耐高压热采盘根盒。该盘根盒除了常规热采盘根盒的低压橡胶盘根和高压橡胶盘根，增加了一级金属柱塞密封机构。注汽时采用耐高温复合材料盘根加金属柱塞两级密封，耐压可达25MPa；生产时通过橡胶盘根加复合材料盘根两级密封，耐压可达18MPa。该盘根盒获国家实用新型专利（ZL201420666013.8）。目前，春光作业区156口热采井，均采用该种耐高压热采盘根盒，没有出现井口漏汽、漏油现象，满足了现场注汽、生产需要。

耐高压；热采；盘根盒

河南油田春光作业区热采井油层埋藏深度垂深在920～1 050m，地层破裂压力梯度0.02MPa/m，井口注汽压力在16～20MPa。常规的热采盘根盒采用橡胶盘根和石墨盘根两级密封，应用过程耐压不超过15MPa，注汽时容易出现井口漏汽、被迫提前焖井、注汽量达不到要求的问题，生产过程中井口有漏油现象［1］。为此研制了可以耐压25MPa、耐温350℃的新型热采盘根盒，获得国家实用新型专利（ZL201420666013.8），经现场试验效果良好，目前春光作业区156口井均采用该种盘根盒，注汽生产正常。

1 常规热采盘根盒的缺陷

常规热采井口密封装置结构如图1所示［2］。

该盘根盒的工作原理是：连接体8下部与井口装置用卡箍连接；主体4上部是橡胶盘根密封腔，抽油时，压帽1通过压套2压紧一组橡胶盘根来达到密封井口的目的；注汽时，通过旋紧主体4的下部螺纹挤压石墨密封圈来承受高温高压的蒸汽。

图1 常规热采井口盘根盒结构

该盘根盒的主要不足是：该盘根盒在现场注汽过程中耐压不超过15MPa。春光区块热采井的注汽压力在16～20MPa。为避免高温高压蒸汽刺漏井口，有时需要提前焖井，导致无法达到设计的配注汽量，油汽比较低。

2 耐高压热采盘根盒结构及工作原理

2.1 结构

耐高压热采盘根盒，从上到下依次为低压盘根密封总成、高压盘根密封总成和金属密封总成。结构如图2所示。

图2 耐高压热采盘根盒结构图

上盘根盒内的低压盘根采用常用的橡胶材料，可以耐受120℃；下盘根盒内的盘根采用特殊研制的耐高温的复合材料，可以耐受350℃高温。

密封套管采用抽油泵泵筒加工工艺制作，密封堵塞采用抽油泵柱塞加工工艺制作。二者配合间隙采用抽稠泵常用的配合间隙，避免由于热胀冷缩导致注汽时密封堵塞卡死在密封套管内。

2.2 工作原理

注汽前，停抽油机，拧下放气堵塞，上提光杆，密封堵塞随之上行，油管内的液体通过放气阀体内的阀腔排出，密封堵塞与密封套管紧密配合，拧紧放气堵塞，更换下盘根，拧紧上盘根盒、锁帽，注汽时高压密封盘根总成与金属密封总成形成两级密封，共同承受高温高压蒸汽的上顶力。

放喷结束，转抽前，拧开压帽，更换上盘根，下放光杆，密封堵塞与密封套管脱开，此时低压密封盘根和高压密封盘根均可对光杆起到密封作用，防止油液溅出井口污染环境。

3 技术特点

①通过金属密封总成的节流，高压蒸汽的压力得到较大程度的降低，减少了对高压密封盘根向上的上顶力。该盘根盒可以在350℃时耐压25MPa。②该热采盘根盒注汽时通过高压密封盘根总成和金属密封总成形成的两级密封来实现对高温高压蒸汽的密封，与常规的热采盘根盒相比，多了一个金属密封总成，使整个盘根盒在注汽阶段承受高温高压的性能大为提高。

4 主要技术参数

耐温：350℃。耐压：25MPa。适用光杆外径：22～32mm。

5 现场应用

截至2016年9月，河南油田春光作业区累计有156口稠油热采井，井口注汽压力在13～20MPa，其中142口井注汽压力在15MPa以上，见表1。

表1 平均井口注汽压力

初期注汽时，采用常规的热采盘根盒，耐压不超过15MPa，一旦注汽压力高，就被迫提前焖井，无法达到配注汽量、无法对井底原油有效加热降黏，造成油汽比低；有时井口出现漏汽现象，造成较大的安全隐患。生产时，有井口漏油现象。应用该耐高压热采盘根盒后，注汽过程再未出现井口刺漏现象，保障了注汽安全，提高了注汽效果。例如，春10II2-6-8H井，第一周期采用常规热采盘根盒，注汽压力到15MPa时提前焖井，没有达到设计注汽量；第二周期采用耐高压热采盘根盒，注汽压力达到18.2MPa，注汽正常，达到了设计的注汽量，开抽后生产时间、累计产油量、日均产油量、油汽比都大幅提高。生产过程也没有出现漏油现象，具体见表2。

目前该热采盘根盒在河南油田春光作业区全面应用，取得了良好的经济效益。

表2 春10II2-6-8H井注采数据对比表

6 结论

①常规热采盘根盒采用低压橡胶盘根和高压橡胶盘根两级密封，注汽时耐压不超过15MPa。研制的耐高压热采盘根盒在常规热采盘根盒在的基础上，增加了一级金属柱塞密封机构。通过高压盘根密封总成和金属密封总成两级密封，在注汽时能够承受350℃高温和25MPa压力，满足热采井注汽时对井口光杆的密封要求，保证不漏汽。该产品获得国家实用新型专利（ZL201420666013.8）。

②金属密封总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艺和配合间隙，能够对高温高压的蒸汽节流降压，减少对上部的高压盘根的冲击，同时避免热胀冷缩导致密封堵塞卡死在密封套管内。

③现场应用表明，该热采盘根盒能够满足多轮次高压注汽密封要求，可以在国内的稠油热采井上推广应用。

［1］逯登太，张先国，常新梅，等.新式井口盘根盒在稠油热采中的应用［J］.工业安全与环保，2011（6）：49-50.

［2］肖宇，刘新福，綦耀光，等.采油井口密封装置的研制［J］.内蒙古石油化工，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

侯双亮（1985-），男，本科，工程师，研究方向：采油工艺技术研发及应用。