折叠式防喷装置的研发

宋绍龙

摘要：目前油田分层注水井测试大多使用整体式高压测试防喷装置，该装置的防喷管管口距离地面一般在 3.5m左右，且井口压力最高可达20MPa，操作人员需爬上防喷装置作业，存在着很大的不安全因素，而且劳动强度大。新型的折叠式防喷装置可以很好的解决这一问题。

关键词：折叠式  防喷  免爬

一、前言

井口防喷装置主要用在油井、水井等使用电缆或钢丝带压下井的测试作业中，为仪器带压下井作业提供压力缓冲区和仪器通过的过渡区。并在仪器起下井过程中动态密封或静态密封井口，使井口无压力流体泄漏，同时具有处置异常情况发生的能力。

二、传统防喷装置的安全隐患

传统的油田测试防喷管，其主要采用一根Φ73规格的油管、一头安装相应的油管节箍、一头安装250闸门卡箍头而组成。加上防喷堵头、天滑轮、地滑轮、可挂在防喷管的操作梯子，总后组成测试防喷装置系统。这种防喷装置具有高空、高压、滑倒等不同的安全隐患，且对人员的心理素质要求较高，劳动强度不低，不利于人身安全。

传统装置的防喷管管口距离地面4米，操作人员需要爬上距地面2.5米的无防护栏平台进行作业，操作过程中存在很多不安全因素：

（1） 操作平台面积小，无法安装护栏，且没有安全带悬挂装置。

（2） 作业过程中，操作人员要将长2米，重20公斤的测调仪器手动举升投放和举升防喷管，操作过程劳动强度大，容易对身体造成疲劳性损伤，且增加高空作业安全风险。

（3） 遇大风或雨雪天气，井口操作人员容易发生打滑摔伤事故，传统防喷装置存在较大安全隐患。

三、折叠式防喷装置设备特点

在油田试井、测井作业时（特别是注水井测调联动项目中）使用本装置可实现免举升操作，投放和起升仪器均在地面操作，无需再爬上两米高空起下仪器。该装置经过有资质的检测单位进行了强度检测，出具合格证明，在使用上有了安全的保证。本举升装置设有逆向液压蜗轮蜗杆机构，在轻质高强度洛钼合金管的竖起和放倒过程中省力安全，并且可在任何角度实现间歇停放，以便进行各项操作。所以，在节省人工的同时也从根本上杜绝了安全事故的发生。

四、技术指标

耐压（内压）：40MPa

通道内径：56mm

举升力：1000Kg

重量：约70kg左右（包括天地滑轮）

总高度：2.9m（包含天滑轮顶端）

防喷管长度：2.0m（可根据要求配备不同长度防喷管）

五、结构及原理

1.结构组成

本举升装置主要有四部分构成，天地滑轮、底座、高压轻质钛合金管，其中底座上设有固定的蜗轮和活动的蜗杆机构，当旋转蜗杆的时候，由于蜗轮是固定在底座上就使得蜗杆边旋转边沿着蜗轮上下爬行，利用蜗杆的爬行升力旋转举升或下放测井管主体。

2.结构设计涉及的安全因素

该装置从选材到结构设计充分的考虑了安全方面的要素。首先，分体式的结构使得安装过程变得轻便省力，钛合金管材高强度、低密度的性质不仅符合耐压指标，还让搬运过过程简便，降低了物体打击的概率。其次，蜗杆机构是该装置的核心结构，将人员的操作方式从上下空间转为地面的平面操作，提高了操作的稳定性，避免了人员的高空作业危险。最后，天地滑轮的组合降低了防喷装置横向受力的大小，避免井下仪器异常受卡，而将防喷装置拉弯、甚至拉断。

六、安装操作注意的安全事项

1、安装底座。首先将底座牢固有效的安装在井口上（依据采油树的不同结构选配适当的底座），根据现场的情况调整底座的朝向（和测试车相适应），将举升蜗杆旋至蜗轮的下方（依据井口的高度适当调整）。正确的安装底座以保证测试过程中的密封状态。

2、连接轻质高强度洛钼合金管。两个人抬起高强度洛钼合金管主体，使下端的支架夹板朝向地面，夹板的开口槽分别对准底座蜗轮中心轴的两端并用力推进到位，迅速安装两侧的安全锁片，调整测井管和底座的相对角度使蜗杆端部的圆孔对准支架夹板上的孔，插进轴销并旋紧轴销端部螺母以防脱落。合金管的安装连接须将各部连接牢固，保证系统的安全、稳定。

3、将开口扳手安装在蜗杆外露端的四方轴头上，摆动扳手使高强度洛钼合金管做上或下摆动到适当角度，旋进高强度洛钼合金管下部限位螺栓，依次安装测试仪器或工具、测井盒、天滑轮等。

4、举升轻质高强度洛钼合金管的过程中，摆动扳手用力要均匀，速度和频率要适当，以免高强度洛钼合金管的振摆幅度过大发生危险，待高强度洛钼合金管竖起与地面垂直时（锥度连接头完全吻合），旋紧连接螺母（用锤头等重物敲击）完成安装。

5、旋出限位螺栓（密封圈不能露出），关闭放空阀门，按照相关的操作规程进行下放仪器和工具，进行测试操作。另外在进行起拔水嘴等加力作业时必须加装地滑轮，改善测井管的受力载荷，增加安全性。

6、完成井下测试操作后，起升仪器时也要加装地滑轮，防止突然遇阻发生意外。

7、待仪器完全进入轻质高强度洛钼合金管主体后，关闭井口阀门、旋进限位螺栓、打开放空阀门。

8、在起升和下放测井管时务必保证高强度洛钼合金管下方不能有人员，以防不测。

七、实际应用效果

折叠式防喷装置，很好的解决了水井测试过程中的高空坠落、滑到、操作不便的不利因素，提高安全保障的同时，也提高了测试效率，减轻了人員劳动强度，有利的将工作方法进行了改变。对各测试车辆及设备定期进行保养维修处理，以保证设备的正常运行。环保方面，水井测试配备水桶、带控制阀门的溢流管，减少现场溢流量。

该装置使用至今，已使用超过300井次，安装过程由以前的10分钟减少至8分钟，平均每次节约操作时间约2分钟，老式传统防喷装置操作至少需要三人进行配合，而新型防喷装置只需两人即可。装置保养简单，只需一月对涡轮机构进行一次润滑保养即可。目前，在使用过程中还未发生过一次伤人事件。

该防喷装置各项经使用检验之后，各项指标均符合要求，得到使用人员的好评。

八、结论

新型的折叠式防喷装置，改变了传统的测试操作方法。将复杂而危险的测试过程简便化，安全化，仪器的操作均在地面完成后，只需使用蜗轮蜗杆机构将防喷管举升上去即可。消除了高空作业危险，降低冬季作业过程的滑到风险。同时保证了测试效率，降低人员操作强度。最终在安全的前提下，高效的完成测试工作。