海上油氣田氣舉閥優化及試驗研究

劉新鋒，王新根

(中海油田服務股份有限公司油田生產事業部，天津 300459)

李三喜

(中海石油(中國)有限公司上海分公司，上海 200335)

王忠祿

(中海油田服務股份有限公司油田生產事業部，天津 300459)

薛鎣

(中海石油(中國)有限公司上海分公司，上海 200335)

劉正偉，宋立輝

(中海油田服務股份有限公司油田生產事業部，天津 300459)

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海上油氣田氣舉閥優化及試驗研究

劉新鋒，王新根

(中海油田服務股份有限公司油田生產事業部，天津 300459)

李三喜

(中海石油(中國)有限公司上海分公司，上海 200335)

王忠祿

(中海油田服務股份有限公司油田生產事業部，天津 300459)

薛鎣

(中海石油(中國)有限公司上海分公司，上海 200335)

劉正偉，宋立輝

(中海油田服務股份有限公司油田生產事業部，天津 300459)

隨著氣井產量降低，易造成井筒積液停產，需氣舉恢復產能，海上油氣田平臺空間有限，大多采用水平井或大斜度井開發。針對東海某氣田儲層及開采特征，為減小井斜對氣舉閥影響，提高下入可靠性，同時解決高溫、腐蝕及高壓力密封性等問題，對氣舉閥及工作筒結構、防腐材質、密封方式等進行改進。改進后氣舉閥通過室內高溫、壓力、氣密試驗和疲勞等功能試驗，結果達到了設計及氣密要求，為海上油氣田安全生產奠定了基礎。

氣舉；排液；氣舉閥；工作筒；氣密性；海上油氣田

東海某油氣田主要為水平井或大斜度井兩種井型，儲層特征如下：①儲層深，井眼斜深超過6000m(垂深超過4000m)；②儲層流體pH值在6～11之間，CO2分壓在1.12～3.02MPa之間，腐蝕環境；③儲層溫度高(160℃)，壓力高(超過62MPa)。

為了適應以上油氣田開采要求，針對普通氣舉閥及工作筒進行結構優化和改進，以達到海上安全環保要求，提高氣密性和延長生產有效期的目的。

1　氣舉閥結構優化設計

圖1　固定式氣舉閥工作筒改進后實物圖

圖2　固定式氣舉閥工作筒結構示意圖

針對東海油氣田儲層及開采特征，受井斜限制，優選采用固定式氣舉閥，在現有固定式氣舉閥結構的基礎上，進行如下結構改進優化：

1)工作筒外側加工凹陷槽，氣舉閥放在槽內，同時氣舉閥尾部采用頂絲固定，防止氣舉閥晃動或脫落，如圖1所示。

2)氣舉閥與工作筒采用硬密封方式連接并密封，圖2為工作筒的結構示意圖。

3)向氣舉閥波紋管內充入氮氣，使閥球與閥座密封，當氣舉閥打開時，閥球與閥座分離，氣體進入單流閥繼而進入工作筒，實現氣舉。為適應井底溫度160℃且腐蝕環境，優選耐高溫橡膠材料，提高氣密性。圖3為固定式氣舉閥結構圖。

圖3　固定式氣舉閥結構圖

2　改進效果試驗

為驗證氣舉閥及工作筒的改進效果，在室內進行水壓力、氣密、耐溫及疲勞開啟等功能試驗，驗證工作筒在70MPa內壓作用下的整體耐壓性能及密封性。

2.1水壓試驗

試驗方法如下：①裝配好單流閥并將其擰緊在工作筒上；②筒體兩端螺紋以及公扣進壓接頭螺紋上纏1圈生料帶，并涂抹適量潤滑脂，按圖4擰緊；③從進壓接頭緩慢加水壓70MPa并穩壓10min，觀察各處是否有泄漏；④泄壓，拆卸進壓管線并將水倒出；⑤拆卸單流閥，觀察各零件是否有損傷或變形。試驗結果如表1所示。

圖4　耐水壓試驗

2.2氣密試驗

試驗方法如下：①裝配好單流閥并將其擰緊在工作筒上；②在筒體兩端螺紋以及公扣進壓接頭螺紋上纏1圈生料帶，并涂抹適量潤滑脂，按圖5擰緊；③將連接好后的工作筒放入盛有清水的水槽中，清水應淹沒工作筒；④從進壓接頭緩慢加氣壓至70MPa并穩壓90min，觀察各處是否有氣泡產生；⑤泄壓，拆卸進壓管線并將工作筒起出；⑥拆卸單流閥，觀察各零件是否有損傷或變形。試驗結果如表2所示。

序號壓力/MPa時間/min滲漏情況變形或損傷情況1510無氣泡未見變形或損傷23510無氣泡未見變形或損傷37090無氣泡未見變形或損傷

2.3耐溫試驗

試驗方法如下：將單流閥組裝好后放入烘箱中，加熱至160℃并保溫2h后，取出并觀測彈簧及各零件，結果顯示單流閥零件無變形損壞；烘烤后，按2.2步驟在70MPa壓力下進行60min氣密試驗，試驗過程中無氣泡產生，亦未見變形或損傷。

2.4單流閥正向開啟疲勞試驗

試驗方法如下：①將單流閥正向接在手壓泵上，以每秒約1次的速率反復打開和關閉單流閥，持續8h，觀察單流閥開閉性能是否有變化；②試驗后拆卸單流閥，觀察單流閥有無變形損壞；③再將單流閥連接在工作筒上，確認是否通過氣密試驗。結果如表3、表4所示。

表3　單流閥正向開啟疲勞結果

表4　疲勞試驗后氣密試驗結果

3　結論

1)工作筒外部凹陷槽有效保護氣舉閥，防止下入磕碰，提高了可靠性。

2)氣舉閥單流閥在試驗溫度160℃，試驗壓力70MPa下，無泄氣，密封性能達到設計要求。

3)單流閥經過8h持續開啟，并經過氣密試驗，均無異常現象，為后續現場應用打下堅實基礎。

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[編輯]黃鸝

2015-03-03

中海油田服務股份有限公司項目(C201503)。

劉新鋒(1981-)，男，碩士，高級工程師，現從事完井技術研究與應用工作，liuxf16@cosl.com.cn。

TE933.5

A

1673-1409(2016)14-0063-03

[引著格式]劉新鋒，王新根，李三喜，等.海上油氣田氣舉閥優化及試驗研究[J].長江大學學報(自科版),2016,13(14):63～66.