新型防喷式单向阀在井下作业中的应用

1、新型防喷式单向阀在井下作业中的应用摘 要本文介绍了一种自行研制的防喷型单向阀的结构设计、工作原理、技术特点以及在修井作业现场的应用 情况。该工具应用在洗井、打捞等作业中，能可靠地起到油 管内防喷作用，具有外形设计合理、结构简单紧凑、工作原 理可行、性能安全可靠等特点，有效地解决了原有单向阀洗 井后容易失效导致频繁压井作业等难题，大大降低了作业过 程中的安全风险和对地面的环境污染。关键词 防喷；单向阀；修井；压井；安全风险中图分类号：TE935文献标识码：A文章编号：1009-914X（2017）11-0368-01 目前，单向阀是油田井下作业施工中一种普遍使用的一 种油管内防喷工具。由于现有的

2、单向阀采用的是闸板拉簧密 封机构，因此在起管柱过程中油管内的洗井液全部被带出井 口，导致排污量增加，且现有的单向阀经常发生洗井后拉簧 失效、异物卡、闸板脱落等故障，导致防喷失败进而采取压 井措施，这不但制约了修井速度又耗费了大量的财力物力， 同时又不可控地对地层和地面环境造成污染。1 新型防喷式单向阀结构 为了弥补原有弹簧拉板式单向阀使用周期短、密封不严等不足，设计了一种新型防喷式单向阀。该实用新型结构包 括相连接的上接头、下接头，下接头内部径向有挡板，挡板 上布有若干个通孔，通孔可以使流体自上而下顺利通过，满 足洗井等作业要求，下接头的空腔内设有圆球状浮子，上接 头端部弧形内腔壁略小于浮子直

3、径，配合使用。2 使用原理简介 该新型防喷式单向阀下井时通过螺纹安装在冲砂管、刮 蜡器及打捞工具等井下工具与油管之间。当浮子与井液接触， 由于其密度小于井内流体密度，在流体浮力作用下向上浮起， 与上接头内的弧形内壁相接触实现密封油管腔，此时浮子下 井筒内压力大于油管内压力，压力差有助于更好地实现密封， 达到防喷的目的。当下到预定位置洗井时，洗井液压力大于 井底压力，压力差作用将浮子向下推开即可进行洗井。洗井 结束后，浮子在井压和浮力作用下重新与上街头内壁接触配 合密封油管腔，实现防喷。起管柱时，管柱让出井筒内体积 使得单向阀下部压力降低，浮子在油管内液柱压力作用下向 下打开，油管内液体流回井筒

4、中，达到减少井液外排，实现 环保的目的。3 现场试验及改进2016年6月-8月，三？S作业某队在井下作业施工过程 中对该新型防喷式单向阀进行了现场试验，应用于冲砂、刮 蜡等作业共计 28 井次，其中有效密封 24 井次， 3 井次出现了密封不严的情况， 1 井次密封彻底失效，对比前期采用原 有单向阀的同等井次施工情况，有效密封率由64.3%上升到85.7%，达到了预期效果。为了达到更高的密封率，对密封不严及失效的 4 井次进 行了分析，第 1 次出现密封不严的情况出现在第 15 井次作 业过程中，起出管柱以后对单向阀进行了检查，发现单向阀 内夹带大量破碎胶皮，分析认为该破碎胶皮来自于原井筒中

5、封隔器拔出后残留在井筒内流体中的破碎胶筒，胶皮夹在浮 子与上接头内壁之间，导致密封不严。第 2 次和第 3 次密封 不严出现在第 26 井次和 27 井次施工作业中，密封严重失效 出现在第 28 井次施工作业中，起出管柱发现单向阀中的浮 子不见，分析认为，单向阀中的浮子由于材质相对较软，多 次使用后，浮子变形后与上接头不能完全密封，导致第 26 和 27 井次密封不严，变形加重后导致浮子直径小于上街头 内壁直接，从而从上接头端部被挤出，密封彻底失效。下一 步将对环保型浮子式单向阀进行改进，改进将从两方面进行， 一是对上接头内壁弧形结构进行改进，加装内壁胶皮，这样 密封时浮子与弧形内壁上的胶皮接触，避免与钢质的内壁直 接接触，可有效减少在较大压差作用下对浮子的损害，二是 对浮子的材质进行革新，寻找密度小、刚度更大的材质做浮 子，延长浮子的使用周期。4 几点认识井下作业施工过程中合理使用单向阀可有效保证施工人员安全和减小环境污染，避免压井作业对地层的伤害。采