提高蘇里格南作業(yè)區(qū)截?cái)嚅y可靠性探討

姜新基，王 龍，史 斌，張華濤

中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田蘇里格南作業(yè)分公司 （陜西 西安 710018）

提高蘇里格南作業(yè)區(qū)截?cái)嚅y可靠性探討

姜新基，王 龍，史 斌，張華濤

中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田蘇里格南作業(yè)分公司 （陜西 西安 710018）

對(duì)蘇南作業(yè)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)使用的井口緊急截?cái)嚅y、井叢電動(dòng)截?cái)嚅y、集氣站氣動(dòng)截?cái)嚅y進(jìn)行了介紹，闡述了各類截?cái)嚅y的優(yōu)、缺點(diǎn)，對(duì)存在的問題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，提出后期優(yōu)化建議，以提高截?cái)嚅y運(yùn)行的可靠性，確保天然氣生產(chǎn)安全。

截?cái)嚅y；故障分析；可靠性

1 作業(yè)區(qū)目前使用的截?cái)嚅y類型介紹

目前蘇里格南區(qū)塊有2座集氣站37個(gè)井叢，335口氣井，14口單井。有各類截?cái)嚅y524臺(tái)。其中井口截?cái)嚅y335臺(tái)，占64%；電動(dòng)截?cái)嚅y153臺(tái)，占29%；氣動(dòng)截?cái)嚅y36臺(tái),占7%。當(dāng)?shù)谖逄幚韽S停電，壓縮機(jī)停機(jī)；進(jìn)第五處理廠截?cái)嚅y意外關(guān)閉；蘇5-2干線中間閥室截?cái)嚅y閥意外關(guān)閉；站內(nèi)干管、外輸截?cái)嚅y意外關(guān)閉等情況發(fā)生，管線壓力升高超過限值時(shí)井口截?cái)嚅y立即關(guān)閉，以截?cái)鄽庠础７駝t會(huì)發(fā)生井口超壓、安全閥起跳、天然氣泄漏等事故。因此，井口截?cái)嚅y的可靠安全運(yùn)行至關(guān)重要[1-2]。

1.1 井口緊急截?cái)嚅y

蘇里格南作業(yè)區(qū)BB9/BB9′井叢井口管線安裝了高低壓緊急截?cái)嚅y，井口截?cái)嚅y對(duì)保護(hù)氣井超壓，緊急截?cái)鄽庠?，保護(hù)下游管線免受超壓風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要。

井口緊急截?cái)嚅y有球閥和閘板閥兩種，可通過遠(yuǎn)控緊急截?cái)?，閘板閥采用高進(jìn)低出結(jié)構(gòu)，因冬季時(shí)氣溫低，天然氣中的溶解水大量析出而轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x水，游離水大量積聚，在低溫情況下結(jié)冰，造成閥芯部位出現(xiàn)冰堵現(xiàn)象。

SHZQD遠(yuǎn)控緊急截?cái)嗲蜷y是繼SKJD型緊急截?cái)嚅y、YKJD型遠(yuǎn)控緊急截?cái)嚅y之后的又一更新?lián)Q代產(chǎn)品，其原理是利用彈簧力使閥開啟，壓力超過設(shè)定值時(shí)觸發(fā)彈簧使閥回座。

截?cái)嗲蜷y的特點(diǎn)：①高低壓自動(dòng)截?cái)啵虎谶h(yuǎn)程開、關(guān)與手動(dòng)開關(guān)相互獨(dú)立，互不干擾；③閥位反饋（閥門的開、關(guān)狀態(tài)能真實(shí)反饋到站內(nèi)）；④閥體采用低扭矩球閥，防冰堵、防內(nèi)漏性能比閘板閥好；⑤采用了高性能電路設(shè)計(jì)，性能穩(wěn)定；⑥配帶了閥門控制器無需電腦情況下現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試閥門性能；⑦直通道保證了高產(chǎn)井（叢井、水平井）的產(chǎn)量不受影響；⑧同規(guī)格法蘭及結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度與前兩代一致；⑨體積小，結(jié)構(gòu)緊湊[3-4]。

2016年3月開始對(duì)290臺(tái)井口截?cái)嚅y進(jìn)行了排查及問題整改。共查出問題截?cái)嚅y133臺(tái)（占46%）。故障截?cái)嚅y中，55臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)維修正常（占42%），78臺(tái)機(jī)械故障（占58%），需停產(chǎn)拆卸進(jìn)行維修。故障原因：①機(jī)械部分卡阻；②現(xiàn)場(chǎng)截?cái)喟粹o（小紅帽）、壓力表取壓手輪（塑料材質(zhì)）破裂；③遠(yuǎn)傳保險(xiǎn)易燒毀，導(dǎo)致遠(yuǎn)程操作失效。

1.2 井叢電動(dòng)截?cái)嚅y

BB9井叢來氣進(jìn)BB9′井叢總機(jī)關(guān)管線上、Φ219干管出口、注醇泵出口管線上裝有電動(dòng)球閥緊急截?cái)嚅y，作為進(jìn)出井叢緊急截?cái)嘤?。在緊急情況下可遠(yuǎn)程開啟或關(guān)閉截?cái)嚅y，提高系統(tǒng)的安全性。電動(dòng)截?cái)嚅y采用防爆電機(jī)驅(qū)動(dòng)球閥，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程和現(xiàn)場(chǎng)開、關(guān)截?cái)嚅y。

1.3 集氣站氣動(dòng)截?cái)嚅y

集氣站截?cái)嚅y為bettis G系列氣動(dòng)截?cái)嚅y?？蛇h(yuǎn)程截?cái)?、人工?fù)位。事故狀態(tài)下截?cái)喙芰⒓唇財(cái)鄽庠?，便于管道維修。當(dāng)管道發(fā)生破裂時(shí)可盡可能減少損失，防止事故擴(kuò)大。

此類截?cái)嚅y使用壓縮空氣提供動(dòng)力氣源，通過電磁閥導(dǎo)通儀表風(fēng)，實(shí)現(xiàn)閥門自動(dòng)開關(guān)，當(dāng)失電或儀表風(fēng)壓力低于0.207MPa(30Psi)時(shí)閥門會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。因此站內(nèi)增加了UPS，為防止失氣閥門意外關(guān)閉，通過技術(shù)改造在儀表風(fēng)管線上增加了單流閥，在外輸截?cái)嚅y上新增了氮?dú)夤庠?，提高了截?cái)嚅y的安全可靠性[5]。

2 各類截?cái)嚅y在采氣流程中的安裝位置

各類截?cái)嚅y在采氣流程中的安裝位置如圖1所示。

3 各類截?cái)嚅y使用情況及優(yōu)缺點(diǎn)描述

各類截?cái)嚅y使用情況及優(yōu)缺點(diǎn)描述如表1所示。

圖1 蘇南作業(yè)區(qū)截?cái)嚅y安裝位置示意圖

表1 截?cái)嚅y故障及優(yōu)缺點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表

4 提高各類截?cái)嚅y的可靠性建議

1）氣動(dòng)球閥開關(guān)不靈活原因包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)卡阻和球閥本體卡阻多方面因素。為防止雨水進(jìn)入氣動(dòng)球閥泄壓管，在氣動(dòng)球閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)泄壓管線改造為彎頭朝向地面，一定程度上防止了沙塵進(jìn)入，但由于彎管處管道變形變窄造成排氣管線堵塞，執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣缸無法泄壓導(dǎo)致彈簧無法回座，關(guān)閥指令無動(dòng)作。長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，蓄力彈簧長(zhǎng)期處于受力狀態(tài)，導(dǎo)致彈簧彈性變差，執(zhí)行器扭力降低。

2）球閥存在一定卡阻現(xiàn)象，開閥指令需將進(jìn)氣壓力提高后才能完成動(dòng)作。

措施建議：①對(duì)排氣管線增加濾網(wǎng)，進(jìn)一步防止風(fēng)沙灌入；②由專業(yè)維保隊(duì)伍對(duì)作業(yè)區(qū)在用截?cái)嚅y進(jìn)行逐一排查分析并整改；③井口截?cái)嚅y建議為航天泵閥廠家，生產(chǎn)中提高井口截?cái)嚅y的可靠性，穩(wěn)定性,將原取壓手柄、壓力表手輪的材質(zhì)更換為金屬材質(zhì)，以提高其壽命；④將井叢航天截?cái)嚅y更換為L(zhǎng)imitorque電動(dòng)球閥；⑤將BB9′井叢219干管截?cái)嚅y去除，以節(jié)約成本；⑥縮短截?cái)嚅y測(cè)試周期，井口截?cái)嚅y每月測(cè)試一次，站內(nèi)氣動(dòng)截?cái)嚅y每季度測(cè)試一次，通過測(cè)試、活動(dòng)提高截?cái)嚅y的可靠性，減少卡阻。

5 結(jié)論

1）隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，近年來氣田自動(dòng)化、數(shù)字化、模塊化油田建設(shè)開始逐步推進(jìn)，要求氣井井口遠(yuǎn)程控制緊急截?cái)嚅y的防冰堵結(jié)構(gòu)、無氣源能開關(guān)井、適用于叢式井組的大口徑截?cái)嚅y的研發(fā)。

2）井口截?cái)嚅y是保證氣田生產(chǎn)的基礎(chǔ)，其可靠性、穩(wěn)定性至關(guān)重要，提高其安全可靠性需要從廠家、原理出發(fā)，綜合考慮實(shí)施。

3）氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)被要求應(yīng)用的領(lǐng)域非常廣闊，它們必須連續(xù)地工作并經(jīng)常處于非常惡劣的環(huán)境中。有的執(zhí)行機(jī)構(gòu)一天可能動(dòng)作幾百次，而有的可能一個(gè)月只開關(guān)一次，但它們必須始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)下。在多塵、高溫和腐蝕性介質(zhì)的侵蝕下，要求氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有優(yōu)異的設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量。

4）綜合對(duì)比，選擇電動(dòng)截?cái)嚅y性能相對(duì)穩(wěn)定可靠，可更多地采用電動(dòng)截?cái)嚅y。

[1]邢金濤,李東東,馬維強(qiáng),等.安全閥整定壓力和密封試驗(yàn)壓力的取值探討[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2015,31(8)：23-25.

[2]陳安德,吳榮寬,王天明.高壓井口閥門靜水壓試驗(yàn)中常見質(zhì)量問題淺析[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2015,31(8)：8-10.

[3]李 瑜,鐘謹(jǐn)瑞.國(guó)內(nèi)外井口安全系統(tǒng)的現(xiàn)狀及基本方法[J].天然氣工業(yè),2008,28(1)：140-142.

[4]胡敦利,童 旺.天然氣井安全生產(chǎn)智能監(jiān)控系統(tǒng)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2007,28(17)：187-189.

[5]沈世遠(yuǎn).電磁閥回路的監(jiān)控方案[J].中國(guó)冶金,2008,17(1)：62-64.

The wellhead emergency shut-off valve,the electric shut-off valve for the well cluster and the pneumatic shut-off valve for gas gathering station used in southern operation area of Sulige are introduced.The advantages and disadvantages of various kinds of shut-off valves are expounded,the existing problems of the valves are analyzed,and some suggestions are put forward for later optimization so as to improve the operation reliability of the shut-off valves and ensure the safety of the natural gas production.

shut-off valve;fault analysis;reliability

姜新基（1985-），男，工程師，現(xiàn)主要從事天然氣輸氣技術(shù)方面的研究工作。

2017-07-11