儲氣庫生產過程中氣井安全控制系統反竄天然氣研究分析及處置

李國強

摘要：氣井安全控制系統用于儲氣庫氣井井下安全閥（SCSSV）的控制，在氣井發生天然氣超壓、泄漏、火災、爆炸等異常情況下，可觸發氣井安全控制系統連鎖關斷泄壓，從而關閉井下安全閥，為氣井口提供安全保護。井下安全閥作為其控制設備，是生產過程中及其重要的安全防線。本文從儲氣庫井下安全閥出現異常故障，導致控制系統內有天然氣竄入進行研究分析 ，判斷確認滲漏位置，并進行前期處置，實現削減消除隱患目的，以供參考。

關鍵詞： 氣井安全控制系統 井下安全閥 滲漏 竄氣 削減消除隱患

一、引言：

氣井安全控制系統能在井場出現火災、井噴等重大事故，中控室進行全場關斷或者遠程關斷。發生集氣管線爆管事故，管線壓力降低到1000psi以下，低壓關斷。實現保護功能

井下安全閥安裝于井下生產管柱上，通過液控管線將液壓油傳至兩個密封盤根之間的傳壓孔到活塞上，推動活塞向下移動，并壓縮彈簧，將活瓣打開，從而打開井下安全閥;地面控制系統釋放液控管線壓力，依靠彈簧張力，使閥關閉。儲氣庫分某生產井在注、采生產過程中，發現某生產井氣井安全控制系統內存在天然氣，懷疑井下安全閥存在故障。

二、現狀調查：

2020年4月20日，儲氣庫某氣井安全控制系統壓力不穩定，現象是井下安全閥壓力下降，下降至和油壓持平。值班人員趕至現場，對氣井安全控制系統通過手動泵進行補壓，將控制壓力補至5000psi以上，穩壓一段時間后，壓力繼續下降。現場管理人員對氣井安全控制系統進行檢查，拆檢過程中發現液壓閥后端卡套接頭滲漏天然氣，用可燃氣體檢測儀檢測，天然氣濃度100%，懷疑井下安全閥故障。進行現場檢測，與井邊針閥斷開，測試氣井安全控制系統，地面部分功能正常，無問題，將井邊針閥打開進行泄放，仍有部分天然氣出現，判斷為井下部分故障。

三、原因排查：

經過進行研究分析，判斷天然氣滲漏的可能位置有幾點：

第一、井邊針閥后端終端卡套接頭出存在滲漏，采氣樹大四通內的氣體滲入控制系統。第二、油管掛液壓管線穿越處存在漏氣。第三、井下安全閥本體卡套接頭處存在滲漏，A環空壓力侵入。第四、井下安全閥活塞密封處損壞不密封，油管內氣體壓力侵入控制管線。

由于井邊針閥通過一終端接頭與井下安全閥液壓管線進行連接，為判斷連接情況，將采氣樹大四通通過放空口進行泄壓，泄放徹底后，打開井邊針閥，仍存在天然氣泄漏，同時對卡套連接處進行檢查，發現卡套連接完好，判斷該處無問題。

油管掛處經查閱資料，發現油管掛穿越液壓管線采用整體穿越式，井邊針閥與井下安全閥之間不存在卡套接頭，因此排除第一和第二可疑點。

井下安全閥控制系統是由一根液壓管線連接至井口井邊針閥處，液壓管線與閥體處通過卡套固定，整根液壓管線位于油套環空內，如果液壓管線出現滲漏（管線本體或者卡套），則井下安全閥壓力與套壓接近，如果生產管柱內的井下安全閥密封損壞則井下安全閥壓力與油壓接近。為了判斷第三與第四處可疑點，在井邊針閥處加裝壓力表一塊，觀察壓力變化情況。

（1）若P監測=P套壓，故障原因：井下安全閥本體卡套密封失效或崩脫。（2）若P監測=P油壓，故障原因：井下安全閥活塞密封失效。 該井口監測壓力2900psi，油壓20MPa （2900psi），基本持平，后反復進行泄壓操作，壓力仍與油壓持平，判斷原因井下安全閥密封故障。

四、制定方案：

由于井下安全閥位于井內生產管柱上，如果安全閥失效，不能繼續使用，則需要對其進行修井作業，將生產管柱從井內提出，將井下安全閥拆下進行更換，該項施工作業成本高、工期長，對儲氣庫生產影響較大，現場管理人員從故障現象及問題重新進行研究分析，提出優先級解決方案，并進行現場操作。

由于該氣井安全控制系統在壓力下降后，經過現場補壓能過保持壓力穩定一段時間，證明氣體替換液壓油速度并不快，同時在現場拆檢過程中，隨有天然氣泄漏，但氣量較小，此外經過分析已經判斷為井下安全閥工作桶內密封存在問題，分析其內部密封可能有較小磨損，制定出處置方案：

第一、將氣井安全開工至系統與井下安全閥在井邊針閥處切斷，在井邊針閥處外接手動注油泵，加注新液壓油，用手動注油泵對井下安全閥進行反復開關操作，同時將手動注油泵內新更換的液壓油最大程度的與井下安全閥控制管線內液壓油進行替換，通過柱塞反復活動，使井下安全閥工作桶內密封歸位，消除滲漏故障。

第二、如上述操作并不能消除故障隱患，則只能進行停產操作，進行修井作業，消除氣體通過井下安全閥反竄至井口控制柜內故障。

現場管理人員依據第一方案進行操作，每隔3日，用手動泵對井下安全法進行開關動作，在4月29日再次進行開關測試過程中，滲漏量不明顯，基本消失。

判斷為井下安全閥活塞密封發生的滲漏，但是經過反復活動后，密封未完全損壞，經過反復活動，消除有滲漏，后期繼續對該井進行關注，防止再次出現氣體反竄故障。

五、結束語：

井下安全閥是生產井在注、采氣過程中最重要的安全屏障，而氣井安全控制系統則為井下安全閥提供動力，二者是相輔相成的。如控制系統出現故障則不能實現對井下安全閥的邏輯控制，造成應急情況下無法及時有效的關井。同樣，井下安全閥如存在故障，在應急關井時不能完全起到截斷氣源的作用，容易引發安全事故。因此我們必須重視井下安全閥存在問題，通過及時有效的處置，將問題消除，降低損失，節約成本，實現儲氣庫安全平穩生產。