高壓氣井多功能井口操作平臺研發(fā)與應(yīng)用

馬 磊，常仁峰，李思瑤，蔣國軍，吳田田

(中國石油塔里木油田分公司 克拉油氣開發(fā)部，新疆 庫爾勒 841000)

1 現(xiàn)用操作平臺的現(xiàn)狀

1.1 下圓井作業(yè)救援困難

克深氣田屬于超井深、超高溫、超高壓的“三超”氣井，環(huán)空異常帶壓問題較為普遍，嚴(yán)重時威脅氣井的生產(chǎn)安全，為合理控制環(huán)空壓力范圍，各環(huán)空均安裝了泄壓管線，在壓力超出正常范圍時進(jìn)行泄壓操作，因而導(dǎo)致下圓井作業(yè)(屬于進(jìn)入受限空間作業(yè))頻繁，由于圓井較深(3 m左右)，安全繩沒有固定支撐點，工器具提放困難且緊急情況下人員救援難度大。

1.2 電動油嘴更換作業(yè)風(fēng)險大

由于氣井壓力高、產(chǎn)量高、天然氣氣流沖刷效應(yīng)強(qiáng)[1]；其次，生產(chǎn)過程中采用兩級節(jié)流，節(jié)流幅度大，導(dǎo)致油嘴沖蝕嚴(yán)重，更換頻繁(平均4.2次/月)；油嘴由于耐高壓需求，本體相對較重(240～300 kg)。在更換電動油嘴時需要動用大型吊裝設(shè)備，作業(yè)風(fēng)險高，耗時長。

1.3 操作平臺空間狹小

因受井口裝置的限制，采氣井口操作平臺空間狹小，在進(jìn)行更換固定油嘴及采氣樹背部維護(hù)保養(yǎng)時極為不便，人員操作存在較大安全隱患?；诖?，為解決上述問題，本著安全生產(chǎn)、降低作業(yè)風(fēng)險和方便人員井口操作的目的，對現(xiàn)有采氣井口操作平臺進(jìn)行改進(jìn)研發(fā)。

2 操作平臺的探索改進(jìn)

根據(jù)現(xiàn)場實驗論證知，圓井較深救援困難最主要是因為缺少支點，很難將作業(yè)人員從圓井快速拉出地面。因此聯(lián)想到在圓井的正上方操作平臺安裝滑輪。眾所周知，滑輪是可以繞著中心軸旋轉(zhuǎn)的圓輪。在圓輪的圓周面具有凹槽，將繩索纏繞于凹槽，用力牽拉繩索兩端的任一端，則繩索與圓輪之間的摩擦力會促使圓輪繞著中心軸旋轉(zhuǎn)。滑輪實際上是變形的、能轉(zhuǎn)動的杠桿。

更換電動油嘴主要涉及到管線打開和吊裝兩項高危作業(yè)，顯然，管線打開不可避免，那么通過借助操作平臺改造是否就可以避免動用吊裝設(shè)備呢？通過對文獻(xiàn)調(diào)研[2]，選擇在操作平臺上安裝懸臂吊上的內(nèi)置式行走機(jī)構(gòu)，該內(nèi)置式行走機(jī)構(gòu)采用帶滾動軸承的特種工程塑料走輪，具有摩擦力小，行走輕快等特點。通過對現(xiàn)場測量論證，二級電動油嘴距操作平臺腳踏板有1.5 m左右的高度，吊裝空間充足，圖1中07的位置安裝工字鋼配套游動滑輪+便攜式手拉起重葫蘆組合式吊裝設(shè)備，即游動滑輪(內(nèi)置式行走機(jī)構(gòu))固定在工字鋼(導(dǎo)軌)內(nèi)，使用時內(nèi)置式行走機(jī)構(gòu)會沿著直線導(dǎo)軌做往復(fù)運動，滑輪上安裝手拉起重葫蘆，手拉起重葫蘆做上下運動，該工具成功應(yīng)用，解決了二級電動油嘴更換吊裝的問題(見圖2)。

一級電動油嘴在線維修或整體更換時，由于油嘴距平臺距離較遠(yuǎn)(1.7 m)且無支撐，拆裝困難，作業(yè)風(fēng)險高，更需要動用大型吊裝設(shè)備，通過文獻(xiàn)調(diào)研[3]和現(xiàn)場實驗，設(shè)計了一級電動油嘴輔助拆裝工具(見圖3)，該工具安裝在一級電動油嘴旁的操作平臺上，豎直立桿來支撐整個拆裝工具的重量，令水平橫桿延伸至待拆卸電動油嘴的上方并在水平橫桿上設(shè)置用于安裝承重件的安裝座，配合手拉起重葫蘆使用，圖3中的1為滾動軸承，用于轉(zhuǎn)動改變方向，2為推力軸承，用于支撐豎直立桿。該工具成功應(yīng)用，解決了一級電動油嘴更換吊裝的問題。

現(xiàn)有的操作平臺空閑狹小，在更換固定油嘴、采氣樹背部儀表等操作受到很大的限制，同時也帶來很大的作業(yè)風(fēng)險。怎么在有限的空間內(nèi)增大操作平臺的使用面積是常思考的問題，通過對現(xiàn)有操作平臺的測量與論證，增加可折疊腳踏板的想法油然而生，使用時放下腳踏板，可以起到延伸操作平臺空間的作用，不用時收起腳踏板，節(jié)約空間且不影響操作平臺美觀[4-5]。如圖4所示。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

前期選取1口單井上的操作平臺進(jìn)行了上述改造，實際運用效果較為理想，能夠切實解決采氣井口操作中所面臨的上述問題。經(jīng)濟(jì)效益與社會效益顯著。

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

以克深氣田氣井井口操作平臺為例，經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在一下兩方面：

1)節(jié)省了吊裝費用。更換1次電動油嘴吊裝費用為0.5萬元，采氣隊平均每年整體更換電動油嘴50個，每年創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益為：

0.5×50=25萬元/年

2)更換電動油嘴由4 h縮短為2 h，提高了單井生產(chǎn)時率。克深區(qū)塊48口生產(chǎn)井日產(chǎn)氣2 100萬m3，每方天然氣利潤按0.7元計算，每年創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益為：

2 100÷24÷48×2×0.7×50=128萬元/年

綜上所述，創(chuàng)造的總經(jīng)濟(jì)效益為153萬元/年。

3.2 社會效益

通過對上述操作平臺的改造，降低了作業(yè)風(fēng)險，提升了本質(zhì)安全。增加可折疊踏板，擴(kuò)展操作平臺面積，人員作業(yè)更方便、安全；使用電動油嘴輔助拆裝工具及工字鋼配套游動滑輪+便攜式手拉起重葫蘆組合式吊裝設(shè)備，規(guī)避吊裝高危作業(yè)，降低操作風(fēng)險，提升本質(zhì)安全；圓井上方增加定滑輪，人員救援、工器具提放更科學(xué)，現(xiàn)場安全管控更到位。

4 結(jié)語

上述操作平臺改造不僅使用于克深區(qū)塊，也為其他區(qū)塊同類型或不同類型操作平臺的改造提供可借鑒的方法與經(jīng)驗。改造創(chuàng)新點都是在現(xiàn)有采氣井口操作平臺的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的，推廣應(yīng)用后，其經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、安全效益都很可觀。