用于机采井的防喷装置及其适应性评价

冷德富（大庆油田有限责任公司第三采油厂）

油井作业施工过程中存在井喷风险，如果不采取防喷措施，易造成环境污染及安全事故等问题，因此需下入井下防喷工具进行防喷。油井井筒主要有油套环空和油管两个流体过流通道，根据防喷工具功能原理可分为油管内防喷工具和井下丢手防喷工具两种[1-2]，通过对防喷工具结构及工艺进行优化，形成一套井下防喷技术，从而提高施工效率、延长工具使用寿命、保证防喷成功率。现场应用表明，丢手防喷工具适用于非结垢严重井，使用寿命超过2 个检泵周期；抽油机井防喷脱接器适用于所有抽油机井，使用寿命超过1 个检泵周期。

1 油套环空防喷工具

该工具主要是将地层压力隔绝在射孔顶界以下，实现井下源头控制[3]，通过有效控制，保证“液体不出井”，预防事故，消除安全环保隐患。

1.1 免投送防喷锚定一体化管柱

1.1.1 主要功能原理

此防喷管柱集成丢手防喷和锚定防转功能，将生产管柱锚定与丢手防喷功能合二为一，免投送。其随泵管柱一同下井，减少一趟管柱投送工序，缩短作业周期，提高了施工效率；同时，实现坐封不压油管，避免油管弯曲造成杆管偏磨，进而延长检泵周期[4]。免投送防喷锚定一体化管柱见图1。

图1 免投送防喷锚定一体化管柱

作业施工时随泵管柱下入，通过提、放管柱，使其坐封在射孔井段以上，丢开后可直接投产；二次作业时上提管柱，关闭浮子开关，实现二次防喷功能。该工具将原卡瓦牙、原单一竖牙型升级为两组卡瓦牙（横、竖牙型各一组），此卡瓦牙采用内置式设计，中途坐封的可能性小，保证管柱上下不能串动的同时又增加径向防转锚定，有效避免工具疲劳失效[5]。

1.1.2 适用范围及应用情况

适用于φ70 mm 以上不需要环空测试的非结垢抽油机井及螺杆泵井。目前，该防喷管柱用于某油田开发区的400 余口井中，均为KGLB800 以上大排量螺杆泵及φ83 mm 以上抽油机井，释放、试捅活门、验封打捞过程均未出现异常情况，实现了大泵井不压井防喷作业施工，一次防喷成功率达100%，可有效避免环境污染及安全隐患。同时，一趟丢手管柱可实现防喷和生产管柱防转功能，简化施工操作，大幅度节省作业时间和施工费用。

1.2 可环空测试井下丢手防喷管柱

1.2.1 主要功能原理

可环空测试井下丢手防喷管柱（图2）是一种抽油机井丢手防喷管柱，在实现丢手防喷功能的同时，还具有测试通道，小直径测试仪可通过该通道进入管柱下部，对下部油层进行测试[6]。

图2 可环空测试井下丢手防喷管柱

采用“炮弹阀门”原理实现打开或关闭，打开后具有φ36 mm 的中心通道，满足环空测试需要。下泵时捅杆连接在泵下插入丢手封隔器内部，下压球式开关阀，使其换向机构动作，此时球式开关阀完全打开；起泵作业时，再次将捅杆插入丢手封隔器内部，下压球式开关阀，阀再次关闭，实现套管内二次防喷。

1.5 观察指标及评价标准 记录手术中出血量、手术时间、手术后下床活动时间、手术后排气时间、手术后住院时间、手术后12 h疼痛评分及住院费用。疼痛程度采用数字评分量表（NRS）评分，NRS评分范围为0～10分，0分为无痛；1～3分为有轻微疼痛，睡眠不受影响；4～6分为中度疼痛，睡眠受影响；7～10分为重度疼痛，严重影响睡眠。

1.2.2 适用范围及应用情况

该防喷管柱适用于φ70 mm 以下需要环空测试的非结垢抽油机井，用于某开发区现场10 多口井中，其一次防喷成功率达100%，该封隔器坐封丢手动作可靠，生产过程中捅杆与井下开关不接触，消除上部生产管柱震动对活门密封性的影响，实现了不压井防喷作业。丢手封隔器上部设计导向喇叭口，保证了测试仪器能够顺利进入中心管并进入下部油层进行测试，可环空测试球形开关动作灵活，解决了部分因环空测试不能下入防喷工具问题。

1.3 电泵井浮子式丢手防喷管柱

1.3.1 主要功能原理

坐封于套管内射孔井段以上位置，密封整个井筒，用浮子活门代替传统滑套活门，解决了传统滑套活门二次密封不严问题，避免了二次作业井喷风险。

作业施工时用油管将丢手封隔器和活门组成的管柱投送至射孔井段以上，下泵时泵下部连接捅杆，通过捅杆打开活门，上提捅杆活门再次关闭。为了解决传统滑套活门二次密封不严的问题，研制了浮子活门，其采用刚性线密封，提高了可靠性和使用寿命[7]。

1.3.2 适用范围及应用情况

该防喷管柱适用于非结垢电泵井，目前用于某开发区近300 口井中。应用浮子活门后，其二次作业防喷率达100%。应用情况表明，浮子式丢手防喷管柱活门球面与圆锥面体可以有效实现线性密封，并且能够达到多次反复开关油层的目的，有效解决了滑套式活门多次作业后因关闭不严、失效造成二次防喷成功率低的问题。

2 管内防喷工具

该工具主要是阻止井下液体进入油管内部，防止井液从管柱内喷出，保证起管柱过程不喷井液，控制油管内溢流。

2.1 抽油机井大泵防喷脱接器

2.1.1 主要功能原理

防喷脱接器是一种抽油机井专用的油管内防喷工具，通过抽油杆下放和上提控制其开关状态，具有油管内防喷功能[8]，它材质强度高，可有效避免油井作业施工时的井控风险。

此防喷工具连接于泵上部，除具备普通脱接器功能外，还设计了工作筒和密封段。下抽油杆时，与脱接器对接，油管通道打开；起抽油杆时，脱接器与工作筒再次密封，实现管内防喷[9]。该工具采用高强度设计，无橡胶元件，密封面采用硬密封方式，作业施工时需按照操作规程缓慢起下管柱，保证脱接器缓慢对接。

2.1.2 适用范围及应用情况

用于油管内防喷，适用于泵径φ70 mm 及以上的抽油机井。目前，大泵防喷脱接器已在某开发区全部推广应用，其一次密封率达100%。现场应用表明，该脱接器脱接性能可靠，承载能力高，采用硬密封，不存在部件老化失效问题，使用寿命可以达到2 年以上，能够有效实现作业防喷功能，避免了作业施工过程中的井喷风险。但存在一定缺陷，抽油机井杆断后二次作业无法动作，无法实现二次防喷功能。

2.2 螺杆泵井提拉式防喷油管锚

2.2.1 主要功能原理

提拉式防喷油管锚是一种螺杆泵井专用的油管内防喷工具，具有油管内二次防喷功能，它可将生产管柱锚定和油管内防喷功能集成到一套工具上[10]，提高作业施工效率。

该防喷工具连接在螺杆泵下部，下至预定位置后，通过提放管柱使锚定机构坐封，油管通道打开，即可正常生产。上提管柱时，关闭管内通道实现防喷，继续上提锚定机构解封。

2.2.2 适用范围及应用情况

适用于800 型以下螺杆泵井。目前，提拉式防喷油管锚用于某开发区近80 口井中，其一次、二次防喷率达100%，有效避免了作业施工过程中的井喷隐患。现场应用情况表明，管柱坐封解封与过流通道开关动作均可通过提放管柱进行，动作灵活，而且两个动作同步进行，操作简单，同时，该工具将管柱锚定和油管内防喷集成一次施工，减少了施工时间和操作成本，有效提高了工作效率。

3 结论

1）目前井内防喷装置基本适用于维护性作业油井，可实现油套环空及管内防喷功能，确保油井安全、绿色、高效开采。

2）个别井内防喷工具二次防喷成功率受一定条件限制，如抽油机井防喷脱接器在杆断情况下不能实现二次防喷功能。

3）部分井内防喷工具覆盖率较低，其技术优势没有得到充分发挥，需要进一步推广应用。