一种油田用化学试剂注入装置

牛洪媛

（承德市开发区富泉石油机械有限公司，河北 承德 067000）

1 引言

冬季野外气温比较寒冷，我国油田现场电缆在井口装置内作业经常遇到冰堵。为了有效预防水化合物形成的冰堵，使电缆正常作业，可有效地防止电缆在使用中卡阻，防止井喷事故发生，实现安全施工，油田广泛将化学试剂作为水合物抑制剂，通过注入装置将其注入油井内，从而去除水化合物，避免化合物形成冰堵现象的发生。

而现有的应用于油田领域的化学试剂注入装置只有化学试剂的注入口，在使用中，化学试剂注入的速度慢，注入化学试剂的量不能确定；当井口装置完成作业后，排出管内的液体速度慢，而且排出不干净，影响施工进度。

2 基本结构和工作原理

2.1 基本结构

该油田用化学试剂注入装置主要由主体、连接块、活塞、油缸、弹簧、缸盖、桥柱、轴套等组成。主体上侧出口为化学试剂注入口，外连接单向阀、弯头和注入管线连接。主体和连接块通过桥柱连通，用螺钉连接固定在一起，桥柱上装两组密封圈，分别起到主体和桥柱密封、连接块和桥柱密封的作用。连接块内装轴套与油缸、活塞、轴套、弹簧和缸盖组合在一起，轴套内为锥面结构与活塞底部锥面配合密封，轴套外有两组密封件，使轴套和连接块密封，密封件之间为排气口。活塞的底圈部轴上有两道密封圈，分别使活塞与轴套、油缸密封。油缸与连接块之间用螺纹连接固定，油缸上有两组密封件，使油缸和连接块密封，两组密封件之间为进液口。油缸内部安装弹簧，用缸盖把弹簧固定在油缸内部，之间用螺纹连接。活塞轴在液压油的作用下推动活塞向上移动压紧弹簧，使活塞和轴套锥面密封分离，气体可从排气孔排出。释放液压，活塞在弹簧的作用下向下推动活塞关闭该密封孔。弯头与快速接头通过密封螺纹连接。产品结构见图1。

其主要结构特点如下：

①该装置包括通往油井内的主管道，分别与注入口和通气口连通，且通气口处设置开启和关闭该通气口的驱动装置。首先通过驱动装置开启通气口，将注入装置管道内的空气从通气口排出，然后通过驱动装置关闭通气口，将化学试剂由注入口注入油井内，实现了在油井内快速注入化学试剂的目的；作业完成后，关闭井口，通过驱动装置开启通气口，从通气口输入压缩空气，压缩空气可推动注入装置内的残留液体迅速且干净地排出。

图1 化学试剂注入装置的立体图

②驱动装置为液压油缸，液压油缸的缸体壁上具有供液压油进出的通液口，主管道通过支管道与轴套的内腔连通，内腔的内壁上具有通气口，伸出液压油缸外部的活塞杆与内腔密封配合，可在内腔内运动开启或关闭通气口。通过外部手动泵为通液口泵入液压油，在液压的作用下推动活塞杆正向运动实现了通气口的开启，注入装置管道内的空气可由通气口排出；空气排出干净后，通过手动泵释放液压，活塞杆则反向运动实现了通气口的关闭。

③支管道的外部设置管道保护轴套，管道保护轴套的外周面与装置主体和连接块的内周面密封配合，液压油缸的一端端面与连接块的内周面密封配合，轴套的外周面与连接块的内周面密封配合，以上密封结构均使得注入装置具有良好的气密性，安全可靠。

承压件材料为低合金钢，化学成分、机械性能，制造工艺及硬度要求均满足标准GB/T 22513的规定要求。在现场安装时，上端接注脂控制头后与防喷盒、刮绳器连接，下端连接防喷管及防喷器等井口设备连接[1]。

2.2 基本原理

该装置包括通往油井内的主管道，设置在装置主体的内部，装置主体通过紧定螺钉与连接块连接，主管道与化学试剂注入口连通，化学试剂注入口处依次外接有短节、弯头、单向阀、快速接头和化学试剂注入管线，且彼此之间螺纹连接。

主管道通过支管道与轴套的内腔连通，即支管道的一端穿设于装置主体内与主管道连通，其另一端穿设于连接块内与内腔连通，内腔的内壁上具有通气口，通气口为出口，依次外接彼此通过螺纹连接的双公短节、弯头、快速接头和气压管线。

内腔为锥面结构，内腔与伸出液压油缸外部的活塞杆锥面配合，液压油缸的缸体壁上具有供液压油进出的通液口，通液口为出口，依次外接双公短节、弯头、快速接头和液压管线。同时，液压油缸的内部设置弹簧，弹簧通过缸盖固定在液压油缸上。

通过由通液口泵入或泵出液压油，在液压油缸内部弹簧的弹力作用下，驱动活塞杆在内腔内作直线往复运动，从而实现通气口的开启或关闭。

3 操作步骤

在注入化学试剂前，为通液口泵入液压油，在液压油的作用下推动活塞杆向上移动压紧弹簧，使活塞杆和轴套的锥面密封分离，开启通气口，气体便可以由通气口排出，方便后续填充化学试剂的操作更为迅速的进行。一旦有液体流出，说明注入装置内的空气排出干净，将手动泵的压力卸掉，释放液压，在弹簧的弹力作用下向下推动活塞杆，使活塞杆与内腔密切配合，从而关闭通气口。

之后将化学试剂通过化学试剂注入口注入油井内，进行后续作业。作业完成后，关闭井口，释放完注入装置内的压力后，为促使注入装置内的残留液体迅速排出，可使用手动泵为通液口泵入液压油，开启通气口后从通气口输入压缩空气，压缩空气可推动注入装置内的残留液体迅速且干净地排出。

通过液压手动泵控制，达到密封和通风的功能，将快速接头和液压管线连接，通过液压实现远距离操控，不仅结构简单，操作方便，安全可靠，而且使施工作业周围环境免受污染，有利于环境保护。

4 结语

一种油田用化学试剂注入装置，属于油田用井口防喷装置领域，与常规不带液压开启注入短节的结构相比，化学试剂的填充操作执行更迅速，压力测试完毕后残留液体从井口装置系统中排出更迅速干净。操作使用及维修保养简便，体积小、重量轻，安全可靠，经济实用；目前该种结构的化学试剂注入装置在国内技术领先，是油田在带压电缆作业中预防水合物形成，防止解决冰堵的理想设备。