一種油田用化學(xué)試劑注入裝置

牛洪媛

（承德市開(kāi)發(fā)區(qū)富泉石油機(jī)械有限公司，河北 承德 067000）

1 引言

冬季野外氣溫比較寒冷，我國(guó)油田現(xiàn)場(chǎng)電纜在井口裝置內(nèi)作業(yè)經(jīng)常遇到冰堵。為了有效預(yù)防水化合物形成的冰堵，使電纜正常作業(yè)，可有效地防止電纜在使用中卡阻，防止井噴事故發(fā)生，實(shí)現(xiàn)安全施工，油田廣泛將化學(xué)試劑作為水合物抑制劑，通過(guò)注入裝置將其注入油井內(nèi)，從而去除水化合物，避免化合物形成冰堵現(xiàn)象的發(fā)生。

而現(xiàn)有的應(yīng)用于油田領(lǐng)域的化學(xué)試劑注入裝置只有化學(xué)試劑的注入口，在使用中，化學(xué)試劑注入的速度慢，注入化學(xué)試劑的量不能確定；當(dāng)井口裝置完成作業(yè)后，排出管內(nèi)的液體速度慢，而且排出不干凈，影響施工進(jìn)度。

2 基本結(jié)構(gòu)和工作原理

2.1 基本結(jié)構(gòu)

該油田用化學(xué)試劑注入裝置主要由主體、連接塊、活塞、油缸、彈簧、缸蓋、橋柱、軸套等組成。主體上側(cè)出口為化學(xué)試劑注入口，外連接單向閥、彎頭和注入管線連接。主體和連接塊通過(guò)橋柱連通，用螺釘連接固定在一起，橋柱上裝兩組密封圈，分別起到主體和橋柱密封、連接塊和橋柱密封的作用。連接塊內(nèi)裝軸套與油缸、活塞、軸套、彈簧和缸蓋組合在一起，軸套內(nèi)為錐面結(jié)構(gòu)與活塞底部錐面配合密封，軸套外有兩組密封件，使軸套和連接塊密封，密封件之間為排氣口?；钊牡兹Σ枯S上有兩道密封圈，分別使活塞與軸套、油缸密封。油缸與連接塊之間用螺紋連接固定，油缸上有兩組密封件，使油缸和連接塊密封，兩組密封件之間為進(jìn)液口。油缸內(nèi)部安裝彈簧，用缸蓋把彈簧固定在油缸內(nèi)部，之間用螺紋連接?；钊S在液壓油的作用下推動(dòng)活塞向上移動(dòng)壓緊彈簧，使活塞和軸套錐面密封分離，氣體可從排氣孔排出。釋放液壓，活塞在彈簧的作用下向下推動(dòng)活塞關(guān)閉該密封孔。彎頭與快速接頭通過(guò)密封螺紋連接。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

其主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：

①該裝置包括通往油井內(nèi)的主管道，分別與注入口和通氣口連通，且通氣口處設(shè)置開(kāi)啟和關(guān)閉該通氣口的驅(qū)動(dòng)裝置。首先通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置開(kāi)啟通氣口，將注入裝置管道內(nèi)的空氣從通氣口排出，然后通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置關(guān)閉通氣口，將化學(xué)試劑由注入口注入油井內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了在油井內(nèi)快速注入化學(xué)試劑的目的；作業(yè)完成后，關(guān)閉井口，通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置開(kāi)啟通氣口，從通氣口輸入壓縮空氣，壓縮空氣可推動(dòng)注入裝置內(nèi)的殘留液體迅速且干凈地排出。

圖1 化學(xué)試劑注入裝置的立體圖

②驅(qū)動(dòng)裝置為液壓油缸，液壓油缸的缸體壁上具有供液壓油進(jìn)出的通液口，主管道通過(guò)支管道與軸套的內(nèi)腔連通，內(nèi)腔的內(nèi)壁上具有通氣口，伸出液壓油缸外部的活塞桿與內(nèi)腔密封配合，可在內(nèi)腔內(nèi)運(yùn)動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉通氣口。通過(guò)外部手動(dòng)泵為通液口泵入液壓油，在液壓的作用下推動(dòng)活塞桿正向運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了通氣口的開(kāi)啟，注入裝置管道內(nèi)的空氣可由通氣口排出；空氣排出干凈后，通過(guò)手動(dòng)泵釋放液壓，活塞桿則反向運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了通氣口的關(guān)閉。

③支管道的外部設(shè)置管道保護(hù)軸套，管道保護(hù)軸套的外周面與裝置主體和連接塊的內(nèi)周面密封配合，液壓油缸的一端端面與連接塊的內(nèi)周面密封配合，軸套的外周面與連接塊的內(nèi)周面密封配合，以上密封結(jié)構(gòu)均使得注入裝置具有良好的氣密性，安全可靠。

承壓件材料為低合金鋼，化學(xué)成分、機(jī)械性能，制造工藝及硬度要求均滿足標(biāo)準(zhǔn)GB/T 22513的規(guī)定要求。在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，上端接注脂控制頭后與防噴盒、刮繩器連接，下端連接防噴管及防噴器等井口設(shè)備連接[1]。

2.2 基本原理

該裝置包括通往油井內(nèi)的主管道，設(shè)置在裝置主體的內(nèi)部，裝置主體通過(guò)緊定螺釘與連接塊連接，主管道與化學(xué)試劑注入口連通，化學(xué)試劑注入口處依次外接有短節(jié)、彎頭、單向閥、快速接頭和化學(xué)試劑注入管線，且彼此之間螺紋連接。

主管道通過(guò)支管道與軸套的內(nèi)腔連通，即支管道的一端穿設(shè)于裝置主體內(nèi)與主管道連通，其另一端穿設(shè)于連接塊內(nèi)與內(nèi)腔連通，內(nèi)腔的內(nèi)壁上具有通氣口，通氣口為出口，依次外接彼此通過(guò)螺紋連接的雙公短節(jié)、彎頭、快速接頭和氣壓管線。

內(nèi)腔為錐面結(jié)構(gòu)，內(nèi)腔與伸出液壓油缸外部的活塞桿錐面配合，液壓油缸的缸體壁上具有供液壓油進(jìn)出的通液口，通液口為出口，依次外接雙公短節(jié)、彎頭、快速接頭和液壓管線。同時(shí)，液壓油缸的內(nèi)部設(shè)置彈簧，彈簧通過(guò)缸蓋固定在液壓油缸上。

通過(guò)由通液口泵入或泵出液壓油，在液壓油缸內(nèi)部彈簧的彈力作用下，驅(qū)動(dòng)活塞桿在內(nèi)腔內(nèi)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)通氣口的開(kāi)啟或關(guān)閉。

3 操作步驟

在注入化學(xué)試劑前，為通液口泵入液壓油，在液壓油的作用下推動(dòng)活塞桿向上移動(dòng)壓緊彈簧，使活塞桿和軸套的錐面密封分離，開(kāi)啟通氣口，氣體便可以由通氣口排出，方便后續(xù)填充化學(xué)試劑的操作更為迅速的進(jìn)行。一旦有液體流出，說(shuō)明注入裝置內(nèi)的空氣排出干凈，將手動(dòng)泵的壓力卸掉，釋放液壓，在彈簧的彈力作用下向下推動(dòng)活塞桿，使活塞桿與內(nèi)腔密切配合，從而關(guān)閉通氣口。

之后將化學(xué)試劑通過(guò)化學(xué)試劑注入口注入油井內(nèi)，進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。作業(yè)完成后，關(guān)閉井口，釋放完注入裝置內(nèi)的壓力后，為促使注入裝置內(nèi)的殘留液體迅速排出，可使用手動(dòng)泵為通液口泵入液壓油，開(kāi)啟通氣口后從通氣口輸入壓縮空氣，壓縮空氣可推動(dòng)注入裝置內(nèi)的殘留液體迅速且干凈地排出。

通過(guò)液壓手動(dòng)泵控制，達(dá)到密封和通風(fēng)的功能，將快速接頭和液壓管線連接，通過(guò)液壓實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操控，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，安全可靠，而且使施工作業(yè)周圍環(huán)境免受污染，有利于環(huán)境保護(hù)。

4 結(jié)語(yǔ)

一種油田用化學(xué)試劑注入裝置，屬于油田用井口防噴裝置領(lǐng)域，與常規(guī)不帶液壓開(kāi)啟注入短節(jié)的結(jié)構(gòu)相比，化學(xué)試劑的填充操作執(zhí)行更迅速，壓力測(cè)試完畢后殘留液體從井口裝置系統(tǒng)中排出更迅速干凈。操作使用及維修保養(yǎng)簡(jiǎn)便，體積小、重量輕，安全可靠，經(jīng)濟(jì)實(shí)用；目前該種結(jié)構(gòu)的化學(xué)試劑注入裝置在國(guó)內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先，是油田在帶壓電纜作業(yè)中預(yù)防水合物形成，防止解決冰堵的理想設(shè)備。