直讀防凍堵定壓套氣閥的應用

2013-08-31 02:45:28張明馬力張明鵬陳鴻鹍郭敏

石油化工自動化 2013年6期

張明，馬力，張明鵬，陳鴻鹍，郭敏

（長慶油田分公司第一采油廠，陜西延安716000）

油田常用的套壓控制手段主要有兩種：人工控制放空；具有類似調壓功能的閥件放空。這兩種方法人工工作量都很大，因而設計一種更加直觀、智能、長壽、便捷的套氣回收裝置是十分必要的。

直讀防凍堵定壓套氣閥的基本功能是將套管氣體壓力控制在設定值附近并匯入采油流程，達到油氣混輸，建立合理套壓，避免油層能量快速衰竭，從而達到充分利用油氣資源的目的。

1 安塞油田伴生氣資源概況

根據安塞油田伴生氣現場取樣分析，伴生氣中輕烴組分較高，所占比例為80%以上。該油田井底流壓大部分在飽和壓力以下，并且有部分油井的地層壓力也低于飽和壓力，溶解氣在地層、井底附近脫氣并形成可流動相，在泵入口處，伴生氣更容易從環套空間排出，套管氣產量占總氣量的50%～67%。現場測試，該油田富氣區塊8個，總伴生氣量4.85×105m3／d；貧氣區塊5個，總伴生氣量5.5×104m3／d。

2 定壓閥的設計

2.1 設計思路

1）原油套管中伴生氣通過定壓閥進入油管，與原油混輸，達到控制套壓、回收伴生氣的目的。

2）利用流程回壓及套管壓力對定壓閥的作用，通過一定方法以直觀的數據形式反映出設定的排氣開啟壓力。

3）在一定壓力范圍內具有連續無盲點的調壓功能；在結構上充分考慮低溫環境下的防凍問題。

4）定壓閥的使用不影響油井動態監測、掃線、洗井、加藥等常規維護工作。

2.2 理論依據

原油伴生氣在套管內形成套壓，在井口作用于定壓閥，若套壓在承壓活塞上產生的等效作用力大于承壓活塞所受的預設力，則承壓活塞將向后退行，與之聯動的元件將打開氣路，使伴生氣通過閥門進入采油流程，與采出原油混輸，隨著排氣的持續進行，套壓不斷降低；當套壓在承壓活塞上產生的等效作用力不足以克服承壓活塞所受的預設力時，則承壓活塞前行，與之聯動的元件將斷開氣路，套壓開始恢復。如此循環，使套壓控制在預設壓力附近一個較小的范圍內。

3 新一代定壓閥的優點及應用

3.1 優點

1）前兩代定壓閥均以壓力表為顯示單元，引入的壓力表雖能直觀地反映出預設開啟壓力值，但由于引入壓力表，不但增加了成本，而且壓力表自身較脆弱，給安裝、管理、維護增加了難度；第三代定壓閥直接使用機械方式顯示，設計了可調的刻度套和調壓帽，不但降低了生產成本，而且使定壓閥的安裝、管理、維護難度減小。

2）前兩代定壓閥從本質上來說都是液壓傳遞，其實現途徑是套壓克服流程回壓與調壓彈簧的共同作用，并通過等截面活塞傳遞給液壓表，反映出套壓；第三代定壓閥為機械傳遞，壓力傳遞調節方式在其工作壓力范圍內具有連續無盲點調節的優勢。純機械的壓力傳遞調節方式的可靠性、靈敏度、工作壽命都大幅提升。

3）前兩代定壓閥在防凍堵的設計上均是將閥體排氣部分置于流程中，利用原油的余溫來防止閥體凍堵；第三代定壓閥排氣元件不與原油直接接觸，其上游（進氣端）、下游（緩沖區）均為氣體，調壓活塞上的密封圈選用了耐低溫（－30℃）的硅膠密封圈，保證了其低溫條件下的正常工作；而伸入采油流程中的防倒流單流閥，有極高的靈敏度，其被凍堵的長度小于4cm，在恢復生產后，很容易被緩沖區內的壓力頂開，也容易被采出原油的余溫化凍，從而自行解除凍堵。

3.2 安裝應用

直讀防凍堵定壓套氣閥研制成功后，經過在安塞油田的不斷試用，針對現場存在的問題不斷改進，最終形成適合安塞油田井組伴生氣回收需要的第三代產品。第三代定壓套氣閥的安裝如圖1所示。該閥的特點：可在任何井口流程安裝，無需動火；壓力設定方便，無需反復調整；測井方便，設計有測井、洗井接口；低溫防凍，單向閥插入流程與液流同溫，防止定壓閥結凍。