插入式直讀防凍堵定壓放氣閥研制與應(yīng)用

王 曼，魏立軍，王林平，張 倩，劉一山

（1．長慶油田分公司油氣工藝研究院，西安 710018；2．低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室，西安 710018）

插入式直讀防凍堵定壓放氣閥研制與應(yīng)用

王 曼1，2，魏立軍1，2，王林平1，2，張 倩1，2，劉一山1，2

（1．長慶油田分公司油氣工藝研究院，西安 710018；2．低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室，西安 710018）

常規(guī)定壓放氣閥冬季易凍堵，不能直讀設(shè)定壓力值，安裝維修難度大。研制了插入式直讀防凍堵定壓放氣閥，通過將閥體下端排氣部分浸在原油中保溫解決了冬季凍堵問題，加裝了壓力表使壓力值能直讀，使用軟管線解決了安裝維修需要動火的問題?，F(xiàn)場應(yīng)用1 900套，成功回收了油田井口伴生氣，對減少溫室氣體排放，充分利用油氣資源具有積極意義。

定壓放氣閥；壓力直讀；防凍堵

長慶油田目前油井?dāng)?shù)量達(dá)到3萬多口，井口伴生氣因?yàn)楫a(chǎn)量小，不便于儲存使用，回收利用的難度大［1］。隨著近幾年回收利用技術(shù)的進(jìn)步，基本實(shí)現(xiàn)了前端井口密閉集輸、后端集中利用的模式。目前，井口伴生氣主要采用定壓放氣閥回收，現(xiàn)場使用的常規(guī)定壓放氣閥在使用過程中存在以下問題：

1） 冬季容易凍堵。套管氣通過定壓放氣閥釋放是節(jié)流降溫過程，而冬季外界環(huán)境溫度較低，該閥經(jīng)常發(fā)生凍堵，無法繼續(xù)使用。

2） 不能直讀設(shè)定壓力值，操作性差。壓力設(shè)定是通過調(diào)節(jié)套管閥或定壓閥上的調(diào)節(jié)鈕，同時根據(jù)套壓表變化情況和定壓放氣閥排氣情況進(jìn)行多次調(diào)整，現(xiàn)場操作性差，誤差大，甚至難以實(shí)施。

3） 安裝維修難度大。油田井口由于受年代、區(qū)域、施工隊(duì)伍、配置和技術(shù)習(xí)慣等因素影響，無法統(tǒng)一安裝定壓放氣閥，只能通過流程改造來實(shí)現(xiàn)，安裝施工過程需要動火，存在安全隱患。

本文介紹了一種直讀防凍堵定壓放氣閥，已在現(xiàn)場成功應(yīng)用。

1 結(jié)構(gòu)及工作原理

新研制的井口定壓放氣閥由手動調(diào)節(jié)輪、上壓帽、調(diào)節(jié)活塞、傳壓活塞、彈簧座、閥托、閥球、閥座、下壓帽和閥體組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示［2］。

伴生氣在套管內(nèi)形成套壓，在井口作用于控制閥件，若套壓在承壓活塞上產(chǎn)生的等效作用力大于承壓活塞所受的預(yù)設(shè)力，則承壓活塞將向后退，與之聯(lián)動的元件將打開氣路，使伴生氣通過閥件向下游流程流動，進(jìn)入采油流程后與采出原油混輸；隨著排氣的持續(xù)進(jìn)行，套壓不斷降低，當(dāng)套壓在承壓活塞上產(chǎn)生的等效作用力不足以克服承壓活塞所受的預(yù)設(shè)力時，則承壓活塞前行，與之聯(lián)動的元件將斷開氣路，套壓開始恢復(fù)。如此循環(huán)，使套壓控制在預(yù)設(shè)壓力范圍內(nèi)。

圖1 新型井口定壓放氣閥結(jié)構(gòu)

如圖1所示，通過安裝螺孔將直讀式防凍堵的定壓放氣閥安裝在套管氣排放管線的端部。套管氣從進(jìn)氣孔進(jìn)入下壓帽中心孔，套管氣推動閥球。當(dāng)轉(zhuǎn)動手動調(diào)節(jié)輪時，手動調(diào)節(jié)輪的螺桿推動調(diào)壓活塞，使閥體內(nèi)腔的液壓油產(chǎn)生壓強(qiáng)，在外設(shè)的壓力表上顯示出來。按給定壓力值調(diào)節(jié)（直讀），此時的壓力直接由傳壓柱塞傳遞到彈簧座，由于傳壓柱塞與閥座內(nèi)腔截面相等，故產(chǎn)生的壓力也相等。因此，開始時設(shè)定的壓力就等量傳遞作用于閥球上，當(dāng)氣體通過時，其壓力比設(shè)定壓力高時才能推動閥球開啟，套管氣從排氣孔排出，實(shí)現(xiàn)對套管氣定壓排放。

2 技術(shù)特點(diǎn)

1） 針對常規(guī)定壓放氣閥開啟壓力設(shè)定困難的問題，在閥體上加裝了壓力表，利用調(diào)壓活塞壓縮液壓油，驅(qū)動與閥座等截面的傳壓活塞，壓縮調(diào)壓彈簧，實(shí)現(xiàn)壓力直讀，設(shè)定的壓力直接顯示在裝置自身攜帶的壓力表上。

2） 針對常規(guī)定壓閥冬季凍堵問題，把定壓放氣閥插裝在井口的四通處，通過螺紋連接，插入式直讀防凍定壓放氣閥的下端排氣部分浸在原油當(dāng)中，利用油井產(chǎn)出液保溫，解決了冬季凍堵的難題。

3） 插入式總成設(shè)計(jì)，使用軟管線，安裝、維修方便，無須改造流程，適用于新井、老井流程，無需動火（如圖2）。

圖2 插入式防凍定壓放氣閥安裝示意

3 現(xiàn)場應(yīng)用

2010年以來，在長慶油田12個采油單位推廣應(yīng)用直讀防凍定壓閥1 900套，回收井口伴生氣，降低了環(huán)境污染，減少了能源浪費(fèi)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。以長慶油田平均單井產(chǎn)油量1．8 t／d、平均氣油比60 m3／t、套管伴生氣占2／3估算［3］，該定壓閥年可回收伴生氣4．788×107m3，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益￥3 926萬元。

4 結(jié)論

1） 插入式直讀防凍堵定壓閥關(guān)鍵是利用油井產(chǎn)出液保溫，氣流通道暢通無堵塞，防凍堵效果良好。

2） 直讀式壓力設(shè)定，定壓閥可以直觀地設(shè)定套管氣壓力，定壓準(zhǔn)確，工作可靠。

3） 定壓閥采用插入式總成結(jié)構(gòu)，安裝、維修時無需拆卸流程，適用于新老井流程，無需動火，能夠達(dá)到隱患治理和回收優(yōu)質(zhì)資源的目的。

［1］高樹生．井口伴生氣的回收利用［J］．節(jié)能與環(huán)保，2012（4）：70．

［2］徐灝．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第四冊）［K］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991．

［3］趙新智，李世榮．靖安油田長4＋5、長6油藏伴生氣研究與應(yīng)用［J］．油氣田地面工程，2011，30（11）：21-24．

Development and Application of Plug-in Direct-Reading Anti-Freezing Plugging Constant Pressure Release Valve

WANG Man1，2，WEI Li-jun1，2，WANG Lin-ping1，2，ZHANG Qian1，2，LIU Yi-shan1，2
（1．Oil&Gas Technology Research Institute，Changqing Oilfield Company，Xi’an 710018，China；2．National Engineering Laboratory for Exploration and Development of Low-permeability Oil and Gas Fields，Xi’an 710018，China）

The conventional constant pressure release valve is easy to be frozen in winter could not display the set pressure value directly；additionally the installation and maintenance are difficult．The new constant pressure release valve was invented with these features：plug-in，direct-reading and anti-freezing plugging．According to immersing the lower air partially insulation in oil，installing the pressure gauge and using the hose pipe，it could solve the above problems．1，900 sets were applied in the oilfield，the associated gas successfully has been recovered，moreover，they take a positive significance to reduce greenhouse gas and make full use of oil and gas resources．

constant pressure release valve；direct-reading pressure；anti-freezing plugging

TE931．1

B

1001-3482（2014）01-0072-03

2013-07-26

項(xiàng)目來源：國家實(shí)用新型專利“直讀式防凍堵的定壓放氣閥”（ZL 201120120055．8）

王 曼（1983-），女，陜西商州人，工程師，碩士，主要從事油田節(jié)能方面的生產(chǎn)管理和科研工作，E-mail：wman_ cq＠petrochina．com．cn。