防凍堵取樣器的研制與改進

齊玉梅 夏瑛 （大港油田第三采油廠）

王振東 （華北油田第一采油廠）

前言

大港油田第三采油廠大部分區(qū)塊都具有三高一低的特點，即高粘、高凝、高含蠟、低產氣量。到了冬天，由于氣溫下降，取樣閘門容易凍堵，取樣困難，現(xiàn)場一般采取的解堵方式不僅污染井場而且具有安全隱患，并且加大了采油工的工作量，為了解決這一問題，研制一種新型取樣器刻不容緩。

一、目前所用取樣閘門分析

1.取樣閘門的組成

目前現(xiàn)場使用的取樣閘門，是由一個4分短接和一個4分閘門，采用螺紋連接在一起，4分閘門的另一端螺紋連接一個90度的彎頭，4分短節(jié)焊接在井口的出油管線上。

2.目前取樣閘門存在的不足

（1）造成能量的損失，影響資料的全準率

在取樣時，需要打開閘門進行放空，放空放掉的那部分原油會造成能量的損失。如果員工經(jīng)常操作不規(guī)范，不放空，直接取樣，就造成了所取油樣中有死油，含水資料不準確，影響資料的全準率。

（2）存在安全隱患和造成污染

進入冬季，氣溫降低，四分短節(jié)處就形成死油段，容易凍堵，給取樣帶來一定的麻煩，遇到這種情況，一般會采取以下三種方法解決：

1）打開閘門，卸掉彎頭，用通針扎進出油管線，使油流與取樣閘門外部形成一個通道，使油樣流出，如果當時人站在閘門對面，會造成人身傷害或者環(huán)境污染的隱患發(fā)生；

2）有摻水的油井，用一條皮管連接摻水閘門，打開摻水閘門，可利用摻水的熱度解開凍堵部分。這種方法有兩個弊端：一是浪費摻水能源；二是造成井場污染，給標準化井場的完善工作帶來無形工作量。

3）用火燒的方法，就是利用破舊的面紗蘸取柴油點燃，用火燒的溫度加熱取樣閘門，達到解堵的目的，這種方法的隱患最大：火災、傷人、污染。

另外整個取樣器的連接有兩處，使用的閘門一般都是普通的低壓4分閘門，密封性能不好，經(jīng)常出現(xiàn)滴漏現(xiàn)象，造成油層井場污染。

二、防凍堵取樣器的設計及工作原理

1.防凍堵取樣器的設計構想

針對目前取樣閘門的不足，我們設計了一種防凍堵新型取樣器，其構想是：去掉連接出油管線的4分短節(jié)，把取樣器閥體直接焊接到出油管線上，閥體的下部連接取樣管，采用圓柱—錐形—圓柱3次密封的閘板將閥體里面的剩余油擠到管線中，使取樣器中沒有死油，取樣器的按照閘門的原理設計，主要創(chuàng)新點是將閘門上下活動的閘板改為左右活動，這樣能保證閘板將剩余油擠進出油管線，防止出現(xiàn)死油段，達到防凍堵的目的，也可以達到不放空取出的油樣符合標準。

2.防凍堵取樣器的工作原理

將閥體焊接到出油管線上，向左旋轉手輪，螺桿帶動閘板后退，管線中的原油經(jīng)過閥體流進取樣管而進入取樣桶，完成取樣；向右旋轉手輪，閘板向內運動，利用閘板和閥體的密封性將取樣器內的死油擠進出油管線，這樣保證下次取樣時整個取樣器中沒有死油，所以取樣時可以不放空，直接取樣，防止冬季取樣器內原油凍堵，造成的取樣困難。

三、現(xiàn)場應用效果

2013年1月以來，我們開展了試驗。冬季生產沒有出現(xiàn)過凍堵現(xiàn)象，安裝后根據(jù)安裝前后取樣化驗跟蹤，含水資料一直準確，也就是說免放空防凍堵取樣器和常規(guī)放空取樣器取出的油樣標準一致，使用效果良好。

四、存在問題及改進措施

從現(xiàn)場試驗來看，這種免放空防凍堵取樣器效果很好，但也存在一定的問題，主要表現(xiàn)在：

1.嚴密性差

在應用了一段時間以后，由于閘板和螺桿之間采用的連接方式為掛式，使閘板在接頭內有一定的活動空間，造成錐形面不正，在關閉閥門的時候造成關閉不嚴，漏油的情況，如果強行關閉，會造成密封面磨損嚴重，縮短取樣器的使用壽命。

2.更換困難

在取樣器需要更換時，由于防凍堵取樣器在研制初期設計的是將接頭焊接在出油管線上，就需要動用電氣焊，手續(xù)繁瑣，耽誤的時間長，影響油井的生產。

針對以上存在問題，提出了改進措施：

3.改變閘板和螺桿的連接方式

閘板與絲杠的連接采用了銅絲連接，也就是在閘板的右側鉆孔，將螺桿放進閘板后，用銅絲從螺桿的凹槽處將螺桿和閘板進行連接，這樣保證運行時，螺桿和閘板保持一致，防止閘板在接頭內隨意活動。

4.接頭和出油管線的連接方式

改進措施中新加了一個連接口，將接頭處改成連接螺紋，在使用過程中，將連接口焊接在出油管線上，取樣器本體與連接口采用了螺紋連接，更換取樣器時，取消了電氣焊的工序，采油工可以自行操作，更換方便。

5.閘板尺寸加長

由于新加了連接口和螺紋連接，接頭加長，這樣如果采用原來取樣器閘板的尺寸，就不能將接頭內的原油擠進出油管線，會在接頭處形成死油區(qū)；所以加長了閘板的尺寸，使閘板能夠順利的將原油擠進出油管線，起到防凍堵的作用。

6.改變了取樣器的材質

在前期使用過程中，因為出現(xiàn)了關閉不嚴的情況，所以改進時采用材料較軟的銅質，能夠更好的起到密封的作用。

五、經(jīng)濟效益分析

以每口井每次放空放出的原油500克計算，第三采油廠每年放空損失原油60噸左右。這種新型取樣器的推廣應用，可以避免損失24萬元。冬季削減了解堵造成的安全隱患，更便于操作，取樣時間縮短，每天可節(jié)約采油工取樣時間30分鐘，減少了一線員工的工作量。

六、適用范圍及推廣應用前景

適用范圍：該取樣閘門適用于：①含水低、原油物性差的油井；②溫度低于80度的油井；③油壓、回壓低于2.5兆帕的油井；

該技術主要應用于石油行業(yè)采油井上，每個取樣閘門的成本價在200元作用，主要采用銅結構，制作簡單，價格便宜。安裝方法簡單方便，適用性強，可在各油田中推廣應用。

[1]中國石油天然氣集團公司人事服務中心，采油工，北京：石油工業(yè)出版社，2009.1.