摘要：稠油井注汽时井口承受温度（300摄氏度以上）、压力高（10MPa以上），因此对盘根的承温承压性能及操作安装要求很高，而以橡胶为承压载体的常规热采盘根盒因设计缺陷无法达到7-15天承压10MPa、耐温300°的性能要求。注汽过程中橡胶盘根极易失效造成井喷和井口污染，存在重大安全隐患。生产过程中，更换下级盘根时，井口处于放空无控状态，容易导致井口刺漏、烫伤等问题，因此有必要通过工艺改进解决此类问题。
　　关键词： 高温高压 防喷装置 安全生产保护环境
　　
　　
　　新疆油田公司采油二厂六中区共有热采井133口，在日常注汽过程中，以橡胶为载体的各类盘根无法达到耐温300°、时间7-15天的性能要求。因此，注汽过程中因盘根失效造成井喷、油井不能正常生产或造成井口污染等事故不可避免，多口稠油井都发生过井喷、原油污染事故，影响原油生产和安全管理工作。
　　一、常规盘根盒应用现状
　　稠油井普通盘根盒与井口通过法兰或螺纹直接连接，其密封载体为橡胶件，存在承压低，耐温性能差，持续工作时间短等问题，且盘根盒与井口间没有稀油上采用的胶皮闸阀（因为其耐温达不到要求没有采用），因此在注汽过程中高温高压蒸汽直接作用下，密封作用的盘根容易发生刺漏，造成安全隐患，影响油井正常生产运行。
　　目前应用最好、最为广泛的为石墨盘根和氟橡胶盘根。
　　1.1石墨盘根（丁腈-26为主体、添加一定比列的石墨粉）
　　在掺加一定比列高结构、高耐磨等活性炭黑的情况下，胶料强度高、扯断伸长率大，抗撕裂和耐磨性好，但最高耐温220°，时间不能超过24小时，超过后发生烧焦碳化、脆化现象严重，失去密封性能和承高压性能。
　　在高温高压下的硫化氢、二氧化碳、水蒸气与石油原液油气系统中，丁腈橡胶在几十小时后就全部脆化，最好的氢化丁腈橡胶72小时后只能保留60%-70%的力学性能。氢化丁腈橡胶价格比丁腈橡胶贵15-20倍。
　　1.2氟橡胶盘根
　　有下图可以看出，氟橡胶VitonA硫化胶在232度、260度、288度和300度下可分别工作3000h、1000 h、240 h、48 h，而ECD-006全氟醚硫化胶在316度虽然具有工作能力，但其力学性能急剧下降，达不到使用条件。并且，全球仅有美国、俄罗斯能够制造全氟醚橡胶，价格是普通氟橡胶的50-70倍。
　　
　　图2氟橡胶工作时间与温度关系图
　　从以上分析可以看出，目前广泛使用的两种盘根盒由于受原材料本身的性能影响，无法适应在注汽过程中的高温条件。
　　二、热采防喷装置研制思路
　　2.1分析了稠油热采井口注汽流程的特点，明确了井口存在安全隐患的主要原因与改进原则。
　　目前稠油生产工艺，造成井口存在安全隐患的直接原因是稠油井在注汽过程中高温高压蒸汽直接作用于起密封作用的盘根。盘根盒内盘根的自身材料性能失效及外界其他原因造成的盘根密封性能失效是井口存在安全隐患的两大原因。
　　受目前技术与费用限制，无法从提高原材料性能方面进行改进，因此改进原则是使盘根处在注汽过程中不承受高温高压蒸汽，实现无压安全环境下作业。
　　2.2创新思路，合理利用两种材料膨胀系数的差异，实现注汽过程中盘根盒结构不承压，可在不带压状态下安全完成更换盘根等作业
　　该注汽工艺由光杆、盘根盒、盘根、密封外体、密封内体组成。如下图所示，当在正常生产过程中时，通过调节光杆使密封内体的上端面在光杆上、下行程中始终位于密封外体下端面的下方，因此油井产出液可正常由密封外体的中空通道排出。
　　当注汽时，上提光杆，使密封体的内体进入密封体外体的中空空间，由于密封外体的膨胀系数远小于密封内体的膨胀系数，因高温蒸汽的作用，密封内体与密封外体之间的环形孔隙（0.007-0.012mm）由于密封内体的膨胀而密封，密封体上方的盘根盒结构不承受高温高压蒸汽的作用。只须通过放气接头放压后，就可实现在无压力状态下完成更换盘根等作业，不会发生安全事故。
　　2.3自动调偏井口密封，提高了盘根密封性能和使用寿命
　　1）、密封舱的大小锥度设计，小锥实现密封，大锥实现盘根磨损补偿，有效提高了盘根密封性能和使用寿命。
　　2）、二级盘根预紧弹簧设计实现盘根自动进给补偿，延长了盘根一次上紧时间周期，降低了管理难度和劳动强度。
　　
　　三、应用效果及评价
　　目前六中区热采井已安装井口防喷装置65套，其中已注汽58口，从现场应用效果来看，未发生盘根刺漏现象，使用效果良好，计划下步六中区热采井全部安装该防喷装置。加装防喷装置比未加装防喷装置，注完汽后井口卫生状况有较大改善。
　　注汽防喷是稠油井在注汽过程中一项重要的工作，由于现场使用效果良好，本实用新型公开了一种石油工业使用的注汽井口防喷装置,在注汽时减少了井口刺漏几率，减少环境污染,本装置安全可靠,快捷方便,结构简单,制造容易,成本低廉,有效减少了污染面积,便于清洁生产,降低生产成本,降低了工人的劳动强度，将对该项应用进一步推广。
　　经济效益：按照2012年注汽260井次，注汽时井口发生刺漏13井次计算，可节约注汽量8000方，节约费用64万元，单井井口治理环境污染节约费用约3万元。
　　社会效益：使用了防喷装置后，大大提高了安全系数，安全环保，并且可以节约劳动力资源。
　　四、结论与认识
　　通过對热采防喷装置的研究与现场实际应用，使橡胶件密封改变为金属件硬密封方式，提高了密封可靠性，达到了以下预期效果：
　　1、实现带泵注汽防喷，耐高温高压，安全环保节能；
　　2、实现油井更换盘根时防喷，保证安全、有控操作；
　　3、注汽转抽时不动油管柱，及时转抽，充分发挥注汽效果；
　　5、加装防喷装置后，同样操作也能解决汽窜带来的一些问题；
　　6、注汽及生产过程中井口卫生状况有较大改善。
　　7、降低劳动强度，节约了人力资源。
　　综上所述，该项研究从根本上解决了稠油井注汽及生产中刺漏的问题，消除了注汽过程中的安全隐患，解决了更换下级盘根为无控状态的现状，改善了井口卫生状况，提高了稠油开发安全环保生产水平。