三元复合驱螺杆泵井封井器组合装置的优化与改进

王娜娜（大庆油田有限责任公司第三采油厂）

1 概况

封井器是油水井维修作业时防止井喷的安全密封装置（图1），可起到封井和调节光杆居中的作用。对于高温车洗井，更换机械密封、驱动头等日常维修作业，封井器可以保证维修过程中的安全并保护井场的环境；对于冬季回压高的油井，封井器可以防止油压过高刺坏密封的问题发生；因此，封井器在日常生产过程中对安全环保起到至关重要的作用。

封井器在使用过程中经常发生橡胶圈变形及密封失效的问题，原有结构发生密封失效的原因主要有三点：更换机封等易损件时，频繁开关封井器导致密封失效；三元驱油井采出液含碱，易腐蚀橡胶芯子导致密封失效；高温车洗井时，洗井压力波动会导致密封失效；因此，封井器芯子需要经常维护更换。常规更换封井器芯子方法是用清水压井后进行维修更换，但在实际操作过程中存在以下问题：由于试验区三元驱油井普遍井底压力较高，常规维修更换方法经常出现多次压井无效或者压不住井的情况，因此，压井后作业面临井底压力突升、压井液上返的风险，且容易污染井场环境，不符合安全环保的要求；压井时不仅台班费高，压井耗时长，而且恢复正常生产后还需2～3天才能将压井液返排干净【1】，因此整个维修工作效率低、成本高。

2 装置的优化与改进

为解决常规维修更换封井器时存在的上述问题，设计研制了带压维修式封井器组合装置（图2、图3）。相比常规封井器，带压维修封井器组合装置进行了如下改进：

图1 常规封井器工程制图

◇在封井器芯子前端增加了特质耐高压球阀，该球阀相比普通球阀材质由碳钢升级为不锈钢，耐压等级由1.5～2 MPa增加到6 MPa，可以有效保证维修更换封井器过程中的安全；

图2 带压维修式封井器主视图

◇新增了3道O型密封圈，密封圈由耐油橡胶制成，可以有效保护维修过程中的井场环境；

◇新增了2套导向键和导向套，可以防止封井器芯子偏移，在更换时始终保持对中。

改进后的封井器组合装置不需压井作业，相比常规封井器具有以下优点：原封井器在维修更换时需压井作业后多人操作才能完成，改进后的组合装置只需2人即可带压进行维修更换，维修工时由原来的4～5 h缩短到0.5 h，提高了工作效率；原封井器在压井维修更换后，需要2～3天的返排压井液【2】时间，改进后的组合装置避免了返排压井液造成的产量损失。

3 现场应用效果

改进后的封井器组合装置已用于第三采油厂试验大队北三东弱碱三元驱工业示范区现场的5口井中。带压维修封井器组合装置投入使用后，摆脱了更换封井器芯体时对站内、站外压井设备的依赖。以B2-312-XX83井为例，该井目前日产液106.45 t，日产油3.85 t。之前，该井在压井更换封井器时，曾使用4罐清水依然压井无效，后用2罐盐水历时5 h才压住井进行维修作业。在应用带压维修封井器组合装置后，从根本上解决了更换芯体不便的难题，显著减少了维修施工时间和返排压井液时间，提高了运行时率。

5口井应用后的经济效益测算如下：改进后的封井器组合装置价格为0.45万元/套，年投入费用2.25万元；缩短维修工时，无需返排压井，年新增产值25万元；节省压井作业时水泥车和罐车的台班费，年节省作业成本3.5万元。应用改进后的封井器组合装置，5口井年可创经济效益26.25万元。

在安全方面，由于改进后的封井器组合装置中的特质耐高压球阀制作过程中经过了淬火热处理工艺，大幅提高了钢的刚性、硬度和疲劳强度，使耐压等级大幅增加，达到了6 MPa；较高的耐压等级在面对井底压力高和井底压力突升的异常状况时可以保证施工过程的安全。在环保方面，由于新增了3道耐油橡胶制成的O型密封圈，在整个施工过程中可以有效地规避井口跑油、漏油的问题出现，有效地保护了井场环境。

4 结论

为了解决压井更换封井器时出现的低效高耗和产量损失问题，保证施工过程的安全环保，从结构和性能上对螺杆泵井的封井器组合装置进行了改进。使用改进后的封井器组合装置可以大大缩短更换封井器的维修工时，提高了工作效率，保证了运行时率和试验效果，并在施工过程中的安全环保方面也取得了较好的效果。