海上油氣田氣舉閥優(yōu)化及試驗(yàn)研究

劉新鋒，王新根

(中海油田服務(wù)股份有限公司油田生產(chǎn)事業(yè)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(wù)股份有限公司油田生產(chǎn)事業(yè)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(wù)股份有限公司油田生產(chǎn)事業(yè)部，天津 300459)

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海上油氣田氣舉閥優(yōu)化及試驗(yàn)研究

劉新鋒，王新根

(中海油田服務(wù)股份有限公司油田生產(chǎn)事業(yè)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(wù)股份有限公司油田生產(chǎn)事業(yè)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(wù)股份有限公司油田生產(chǎn)事業(yè)部，天津 300459)

隨著氣井產(chǎn)量降低，易造成井筒積液停產(chǎn)，需氣舉恢復(fù)產(chǎn)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(fā)。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(shí)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(jié)構(gòu)、防腐材質(zhì)、密封方式等進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)后氣舉閥通過室內(nèi)高溫、壓力、氣密試驗(yàn)和疲勞等功能試驗(yàn)，結(jié)果達(dá)到了設(shè)計(jì)及氣密要求，為海上油氣田安全生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

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(huán)境；③儲層溫度高(160℃)，壓力高(超過62MPa)。

為了適應(yīng)以上油氣田開采要求，針對普通氣舉閥及工作筒進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和改進(jìn)，以達(dá)到海上安全環(huán)保要求，提高氣密性和延長生產(chǎn)有效期的目的。

1　氣舉閥結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

圖1　固定式氣舉閥工作筒改進(jìn)后實(shí)物圖

圖2　固定式氣舉閥工作筒結(jié)構(gòu)示意圖

針對東海油氣田儲層及開采特征，受井斜限制，優(yōu)選采用固定式氣舉閥，在現(xiàn)有固定式氣舉閥結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行如下結(jié)構(gòu)改進(jìn)優(yōu)化：

1)工作筒外側(cè)加工凹陷槽，氣舉閥放在槽內(nèi)，同時(shí)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(jié)構(gòu)示意圖。

3)向氣舉閥波紋管內(nèi)充入氮?dú)?，使閥球與閥座密封，當(dāng)氣舉閥打開時(shí)，閥球與閥座分離，氣體進(jìn)入單流閥繼而進(jìn)入工作筒，實(shí)現(xiàn)氣舉。為適應(yīng)井底溫度160℃且腐蝕環(huán)境，優(yōu)選耐高溫橡膠材料，提高氣密性。圖3為固定式氣舉閥結(jié)構(gòu)圖。

圖3　固定式氣舉閥結(jié)構(gòu)圖

2　改進(jìn)效果試驗(yàn)

為驗(yàn)證氣舉閥及工作筒的改進(jìn)效果，在室內(nèi)進(jìn)行水壓力、氣密、耐溫及疲勞開啟等功能試驗(yàn)，驗(yàn)證工作筒在70MPa內(nèi)壓作用下的整體耐壓性能及密封性。

2.1水壓試驗(yàn)

試驗(yàn)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(jìn)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(jìn)壓接頭緩慢加水壓70MPa并穩(wěn)壓10min，觀察各處是否有泄漏；④泄壓，拆卸進(jìn)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(yàn)結(jié)果如表1所示。

圖4　耐水壓試驗(yàn)

2.2氣密試驗(yàn)

試驗(yàn)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(jìn)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(yīng)淹沒工作筒；④從進(jìn)壓接頭緩慢加氣壓至70MPa并穩(wěn)壓90min，觀察各處是否有氣泡產(chǎn)生；⑤泄壓，拆卸進(jìn)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(yàn)結(jié)果如表2所示。

序號壓力/MPa時(shí)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(yàn)

試驗(yàn)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(jié)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(jìn)行60min氣密試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中無氣泡產(chǎn)生，亦未見變形或損傷。

2.4單流閥正向開啟疲勞試驗(yàn)

試驗(yàn)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(fù)打開和關(guān)閉單流閥，持續(xù)8h，觀察單流閥開閉性能是否有變化；②試驗(yàn)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(rèn)是否通過氣密試驗(yàn)。結(jié)果如表3、表4所示。

表3　單流閥正向開啟疲勞結(jié)果

表4　疲勞試驗(yàn)后氣密試驗(yàn)結(jié)果

3　結(jié)論

1)工作筒外部凹陷槽有效保護(hù)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(yàn)溫度160℃，試驗(yàn)壓力70MPa下，無泄氣，密封性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3)單流閥經(jīng)過8h持續(xù)開啟，并經(jīng)過氣密試驗(yàn)，均無異?，F(xiàn)象，為后續(xù)現(xiàn)場應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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[編輯]黃鸝

2015-03-03

中海油田服務(wù)股份有限公司項(xiàng)目(C201503)。

劉新鋒(1981-)，男，碩士，高級工程師，現(xiàn)從事完井技術(shù)研究與應(yīng)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(yōu)化及試驗(yàn)研究[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版),2016,13(14):63～66.