井下油套压力平衡装置的研制

井下油套压力平衡装置的研制

马岩

吉林油田新木采油厂长庆项目部

摘要：在开发过程中，注入的蒸汽、氮气随着油气的产出，在抽油机井套管内产生大量的套管气，如果不及时将气体排出，则影响井下深井泵的正常工作，降低泵效。本文针对该问题提出了研制油套压力平衡装置，

关键词：稠油、HDNS、套管气

1现状及存在问题

为防止套压过高造成沉没度过低和发生抽油泵“气锁”现象，生产现场普遍采用人工放套管方式。但是人工放套管气存在如下问题：

1.1工作量大。

油区每口单井每周放套管气量为1至2次，每次至少耗时10分钟，目前采油一号站每日正常生产井有216口井左右，每周放套管气工作量大致为432次，共耗时72小时，依据现场操作员工人均每日8小时工作时间计算，每周仅放套管气就占用了9个人1天的工作量，极大的增加了现场操作员工的劳动强度，降低了工作效率。

1.2风险增加。

人工放套管气时闸门不易控制，若操作不当则会出现如下风险：

① 地层出砂。如若闸门控制不当，会造成套管气突然进行放喷，造成油井激动出砂。在去年的泵卡原因分析中，出砂井所占比例为19%。

② 井口污染。套管气放喷过程中容易导致套管喷油，造成井场污染事件。油区地处自然保护区内，环保要求高。

③ 人身安全。放套管气噪声过大，会超过工业企业噪声标准70分贝，极大影响操作人员身心健康。

1.3泵效降低。

人工放套管气时间上存在随意性，如果不及时放套管气，套压逐渐升高,导致井内动液面下降，泵效降低，严重时形成气锁，油井不出油。同时，光杆与盘根干磨，缩短盘根的使用周期，影响成本。目前胜利油田主要采取人工敞放套气，部分采油厂改进应用了井口自动放套气装置的方式，但仍存在一些弊端。

为解决这一问题，油田一些采油厂采用了井口自动放套气装置。但是在现场应用中仍存在如下问题：

1.放套气噪音仍大。现场使用过程中，超过了工业企业噪声标准70分贝，影响操作人员身心健康。

2.存在安全隐患。连通管是普通金属软管材质，管线容易刺漏。

3.油区冬季生产能达到零下40℃，冬季生产容易冻堵，可操作性差。

为有效解决放套气难题，我们提出了研制应用井下油套压力平衡装置，有效解决放套气难题。 

2改进措施

2.1增强可操作性。

人工放套管气费时耗力，增加劳动强度，降低工作效率。而且操作不好控制，增加了不安全生产因素。井下油套压力平衡装置无需人工操作，可有效解决这一问题。

2.2降低风险性。

人工放套管气时闸门不易控制，容易出现油井激动出砂，造成油井砂卡停井，影响产量，还会造成井口污染。同时，噪声过大，影响员工的身心健康。井下油套压力平衡装置安装在井下，自动平衡套压，可有效解决上述问题。

2.3提高油井产量。

人工放套管气随意性大，不及时，容易导致套压过高，影响泵效，从而降低油井产量。井下油套压力平衡装置能自动及时平衡套压，不会影响到油井正常生产。

2.4适应油区低温特点，有效避免了井口自动放套气装置的缺陷。

3研制油套压力平衡装置

根据技术方案要求，研制应用了油套压力平衡装置，如图所示。

1：放气阀阀座，是套管气进入的通道口；

2：密封用凡尔球体，与阀座1配合，起密封作用；

3：管螺纹上丝扣，用来与井内上部油管相连；

4：管螺纹下丝扣，用来与井内下部油管相连；

5：套管气进入油管的通道；

6：一个60度的斜面，起到放气阀不与套管内臂刮蹭的作用。

由于在修井过程中，液压钳不能卡住油套压力平衡装置，所以在加工后，增加了母扣头、公扣头，在地面提前将其连接牢靠。

4现场应用情况

在油套压力平衡装置前期试验成功后，在某区块15个井场28口油井推广应用油套压力平衡装置，60%油井井口套压≤0.5MPa，套压平均值约等于0.5MPa，未安装压力平衡器油井套压平均值约等于1.3MPa，效果较好。

安装平衡装置后，员工的劳动强度明显降低，工作效率明显提高，放套管气风险下降为0。同时，该装置只需在修井过程中安装，不需要特意停井安装。安装后不影响油井作业。在转周检泵等作业方面，油套压力平衡装置在安装后注汽和焖开过程中均正常，证明安装油套压力平衡装置不影响油井正常的转周工作，反循环洗井和进行作业施工不存在问题。目前该装置已获得实用新型专利证书。截止目前，全区安装油套压力平衡装置302口井。

5实施效果

通过现场应用油套压力平衡装置，取得了较好的社会效益和经济效益。

5.1社会效益

有效降低劳动强度，提高工作效率。应用油套压力平衡装置，实现自动控制套管气，无需人工操作，可以有效解放3个员工的工作量，

有效降低安全风险。油套压力平衡装置安装在稠油井井下部位，在井下工作，安全风险降低，安全系数提高。一是提高工作质量，该装置在井下工作，温度高，不会出现粘死、堵死阀门的现象，不会造成结冰、冻死现象、更不会造成锈死现象，工作质量安全可靠；二是依靠压力差值自动放气，运行平稳，油层不会激动出砂，也不会发出噪音，更不会造成井口污染，大大降低了安全风险。

有效控制套压。

安装后的油套压力平衡装置均起到了较好的自动控制套管气的作用。经计算，72口油井安装前平均套压为1.4MPa，安装后平均套压为0.4MPa，下降了1.0 MPa，较好的达到了控制套压的目的。

5.2经济效益

（1）总投入45.3万元。自2022年一季度以来，安装使用油套压力平衡装置302套，平均每只0.15万元，投入总费用为45.3万元。

（2）增产2776.2吨。该装置在全区范围推广实施后，见到明显的效果，未发生放套气造成的异常躺井，油井生产时率提高1.2%，前3个季度增产原油2776.2吨，原油价格按2200元/吨，完全成本按1590元/吨计算，3个月的产出值为：(2200-1590)*2776.2=169.3万元；

（3）节约成本60.47万元。减少更换盘根1812套，每只113元计算，节约材料成本20.47万元。同时节约采油人工成本和作业成本约40万元。

计算该装置产生净效益=169.3+60.47-45.3=184.47万元。