开启固定凡尔泄油技术研究与试验

于海山（大庆油田有限责任公司第八采油厂）

油井检修作业过程中，抽油泵泵筒及其上部油管内存储的大量原油被带至地面，易造成环境污染和资源浪费[1-7]。作业现场一直以来都是采用防渗布围挡和应用污油回收设备回收统一送至污油回收点处理的环保施工措施，但成本投入大、效果不理想[8-10]。为了实现原油不带至地面，现场试验过的几种泄油器和可泄油抽油泵，普遍存在3 个问题：一是以开孔的形式泄油，孔以下管内仍存有原油；二是存在漏失隐患，泄油孔密封在井下复杂的温度、压力及腐蚀性条件下容易失效；三是大幅增加井下工具成本，综合其效果很难普遍推广。在当前油田环保形势严峻和成本问题突出的矛盾下，进一步降低检修作业安全环保风险、降低维护成本，还要从抽油泵这个必用井下工具出发，应用泵身不开孔就能实现泄油功能的抽油泵，没有密封漏失隐患，又能避免油污对环境造成污染。

从抽油泵系统的工作原理出发，确定了造成油井检修作业时原油无法泄出问题的根源是抽油泵内固定凡尔坐封。如果能够开启抽油泵固定凡尔，就能利用固定阀座的中心孔使原油完全泄出泵筒，这样就实现了泵身不开孔又能泄油，避免了泵身开孔带来的漏失隐患和泄油不完全的问题。

1 技术研究

1.1 结构组成

通过创新方法研究，设计了固定凡尔开启装置，主要由上接头、外筒、固定阀罩等组成（图1）。上接头连接泵筒，使柱塞无法撞到固定阀罩，其中心孔能够通过抽油杆短接；外筒连接上接头与下接头，并为固定阀罩、撞击筒、固定凡尔、固定阀座提供固定及工作空间；阀罩起到通过原油和提供抽油杆短接撞击平面的作用；撞击筒在收到撞击后，固定凡尔开启结构将固定凡尔推离固定阀座；固定凡尔与固定阀座的开启与坐封配合，实现原油的单向流动；下接头连接下部井下工具。

图1 固定凡尔开启装置结构示意图

1.2 工作原理

检泵作业时，将抽油杆及柱塞起出后，投放3 m长φ25 抽油杆短接，抽油杆下落至泵底后，通过上接头下部中心孔撞击到撞击筒上部的固定阀罩，触发撞击筒的固定凡尔开启结构，将固定凡尔推离固定阀座，实现泵筒及油管内原油泄出。撞击筒在抽油泵正常生产时，没有外力冲击无法触发固定凡尔开启结构，不影响泵的密封，不影响泵效及日常泵况核实所进行的憋泵、洗井效果。

2 技术特点

该技术通过在固定凡尔上部嵌套撞击筒的方式（图2），利用投杆冲击出发撞击筒来开启抽油泵固定凡尔，将原油泄入井筒内，解决了目前市面上井下泄油器无法完全泄油及泄油孔密封不严的问题。该技术应用具有以下几方面特点：

图2 固定阀总成与固定凡尔开启装置结构对比

1） 可以将现有抽油泵改造成可泄油抽油泵，从开启固定凡尔泄油的根源出发，解决了抽油泵完全泄油问题，减少增加井下泄油工具带来的成本问题。

2）抽油泵正常生产时，固定阀球坐封在固定阀座上实现密封，不影响泵效，不存在泄油器橡胶或金属密封漏失的问题。

3）不影响憋泵、洗井等抽油泵泵况核查、处理工作。

4）检泵作业需要泄油时，在抽油杆和柱塞起出后，投放3 m 长φ25 抽油杆，通过触发撞击筒实现固定阀球开启，泵筒及油管内原油可全部泄出。

5）泄油工艺简单，不增加地面集油及处理设备及相应工作量，大幅降低工人劳动强度，提高了工作效率。

3 试验情况

室内试验选取了一台泵径为38 mm 的抽油泵，替换其固定阀总成部分，完成固定凡尔开启装置安装（图3），并进行抽打压测试，压力在28 MP 下，稳压3 min 以上，不渗不漏，达到下井要求。冲击测试满足大于或等于150 N 时，撞击爪发生弯曲顺利撬起固定凡尔达到试验目的。

图3 固定凡尔开启装置安装前后对比

打压测试合格后运送至现场，下抽油泵（图4a）、油管、抽油杆，安装井口，试抽憋压4.2 MPa，稳压10 min，压降0.1 MPa，判定合格；运行24 h 后，井口取样，正常生产出油，之后停井、拆井口、起抽油杆，投放一根3 m 长去掉接头的25 mm 直径抽油杆（图4b）；起油管及抽油泵过程中无原油留出（图4c），拆固定凡尔开启装置观察撞击爪开启固定凡尔情况， 撞击爪弯曲（图 4d），固定凡尔开启。

图4 现场试验

现场试验效果反映，应用抽油泵固定凡尔开启装置后，能够实现原油完全泄入井筒内，单井含泥污油产生量由4.7 m3降低为0 的目标值；单井清洁作业时间节约5.5 h，大幅降低工人劳动强度；单井节约成本费用6 810.6 元，去除材料费和加工费753 元/套，单井创经济效益6 057.6 元。

4 结论

1）该技术的研究与试验结果表明，固定凡尔开启装置为油田环保作业提供了技术可靠、成本低廉的泄油方式。

2）该技术可以在油田清洁作业井下泄油方面推广应用，具有安全环保施工、降低劳动强度、节约能源的意义。