不丟手帶壓更換三高氣井井口主控閥優(yōu)化技術(shù)

1.目的

氣井井口裝置閥門(mén)在氣井處于高壓高溫高產(chǎn)并且產(chǎn)出流體含CO2、H2S等介質(zhì)的工況下，被腐蝕、沖蝕的風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)加劇，特別是1、2、3號(hào)主控閥一旦失效還將危害氣井的本質(zhì)安全。四川盆地川中龍王廟組、龍崗礁灘氣藏在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)井口裝置部分閥門(mén)的閥桿螺母存在腐蝕和斷裂的現(xiàn)象，需對(duì)井口進(jìn)行整改以消除安全隱患。不丟手帶壓更換主控閥技術(shù)具有防止壓井液對(duì)儲(chǔ)層的傷害、保證氣井的穩(wěn)產(chǎn)、縮短作業(yè)時(shí)間、節(jié)約施工費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各大油氣田。但是，不丟手帶壓換閥屬于高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)，作業(yè)過(guò)程中一旦出現(xiàn)安全問(wèn)題可能會(huì)帶來(lái)災(zāi)難性后果；尤其是龍王廟、龍崗等氣藏的“三高”氣井，地層壓力大于70 MPa，井口溫度最高近100 ℃，最高日產(chǎn)氣量超百萬(wàn)立方米，H2S最大含量為30 g/cm3, 對(duì)施工工藝、裝置設(shè)備的安全可靠性、作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和管控措施提出了更高的要求。

2.方法

為了確保三高氣井不丟手帶壓更換主控閥安全順利進(jìn)行，針對(duì)井口閥門(mén)隱患特性和整改風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)了不丟手帶壓換閥專用裝置（圖1），優(yōu)化調(diào)整了施工工藝及配套措施，開(kāi)展了風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別并制訂控制措施，以保障施工過(guò)程的安全可靠性。具體流程如下：

圖1 不丟手帶壓換閥專用裝置

（1）提高設(shè)備安全可靠性。針對(duì)龍王廟氣藏高壓高產(chǎn)含硫氣井的大通徑井口裝置，選擇性能優(yōu)質(zhì)的抗硫合金材料、采用合適的熱處理工藝、選用高精度數(shù)控加工設(shè)備，設(shè)計(jì)加工對(duì)應(yīng)的帶壓換閥設(shè)備。根據(jù)井工況，對(duì)選用的不丟手帶壓換閥工具主要受力部件傳送桿、支撐螺桿、液缸、防噴管進(jìn)行強(qiáng)度校核，安全系數(shù)均大于2.5，滿足現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用要求。

（2）提高部件密封可靠性。所有密封元件均采用優(yōu)質(zhì)航空密封件，氫化丁腈橡膠材質(zhì)增加了抗硫性能，從而確保了密封件適應(yīng)高壓、高產(chǎn)、含硫氣井的現(xiàn)場(chǎng)工況。

（3）改進(jìn)工藝及零部件結(jié)構(gòu)。如圖2所示，安裝帶壓換閥設(shè)備時(shí)，在1號(hào)閥的上端保留4號(hào)閥作為控制閥，以防1號(hào)閥因自身缺陷導(dǎo)致意外情況的發(fā)生，加強(qiáng)了風(fēng)險(xiǎn)管控手段（2、3號(hào)閥類似）；換1、4號(hào)閥時(shí)，送進(jìn)液缸由初期的兩側(cè)各一根，變?yōu)樵趦蓚?cè)各增加了兩根輔助液缸，同時(shí)換2、3號(hào)閥時(shí)，送進(jìn)液缸的缸徑由145 mm增加到168 mm、活塞桿直徑由39 mm增加至95 mm，增加了零部件的強(qiáng)度和整套設(shè)備的穩(wěn)定性，進(jìn)一步加強(qiáng)了施工過(guò)程的安全可靠性；所有帶壓換閥零部件進(jìn)行了集成化安裝，提高了設(shè)備的安裝精度，減少了現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)間，提高了施工效率。

圖2 不丟手帶壓更換1號(hào)閥

（4）改進(jìn)配套措施。操作平臺(tái)由簡(jiǎn)易腳手架改為固定式操作平臺(tái)，更加穩(wěn)定；現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中在井口設(shè)置統(tǒng)一的工具面板，避免工具隨意地?cái)[放；現(xiàn)場(chǎng)管線及電線安裝于統(tǒng)一的管排盒中，提高施工效率的同時(shí)更加安全規(guī)范。

（5）逐步確認(rèn)施工操作。對(duì)施工作業(yè)過(guò)程中可能出現(xiàn)的T型螺母斷裂、閥門(mén)內(nèi)漏、防噴管密封失效、天然氣泄漏等問(wèn)題開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別并制訂相應(yīng)控制措施，形成了不丟手帶壓更換主控閥64步工序逐步確認(rèn)單，識(shí)別出47步工序存在較大風(fēng)險(xiǎn)。操作過(guò)程必須進(jìn)行逐步確認(rèn)，同時(shí)針對(duì)堵塞器送進(jìn)等關(guān)鍵步驟，在設(shè)備上設(shè)計(jì)了限位裝置，操作者必須操作正確，否則無(wú)法進(jìn)行下步操作，從而確保整個(gè)施工過(guò)程的安全可靠性，避免了人為操作失誤導(dǎo)致的安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.作用和效果

通過(guò)對(duì)不丟手帶壓更換主控閥技術(shù)的不斷優(yōu)化，目前已安全、高效完成了36口三高氣井問(wèn)題閥門(mén)的整改：①最高施工油壓48 MPa、套壓40 MPa，證實(shí)了設(shè)備、工藝安全可靠；②解決了龍王廟氣藏WOM井口閥門(mén)閥桿螺母腐蝕斷裂可能導(dǎo)致閥門(mén)無(wú)法開(kāi)關(guān)的重大安全隱患，確保了氣井的安全生產(chǎn)；作業(yè)后對(duì)產(chǎn)量無(wú)影響，累計(jì)恢復(fù)產(chǎn)能1 700×104m3/d；單井施工周期由傳統(tǒng)壓井作業(yè)所需的15天縮短至6天，利于生產(chǎn)組織；③形成了不丟手帶壓換閥逐步確認(rèn)單，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行提示并制訂有效控制措施，提高了施工安全系數(shù)，確保施工全過(guò)程安全受控。