不压井换阀采气井口的开发与应用

1、!应用技术#不压井换阀采气井口的开发与应用3李志龙(中国石油长城钻探工程有限公司苏里格气田合作开发项目经理部摘要针对苏里格气田开发特点,从降低成本考虑,开发应用了一种可直接用于压裂的不压井换阀采气井口。该采气井口将常规的11阀简化为6阀,在油管头四通两侧旁通及油管悬挂器上加工有内置背压阀螺纹,当采气井口主控阀门漏气需要更换时,通过专用工具将背压阀送入背压阀螺纹,从而实现封堵进行不压井换阀施工作业。另外,还配套开发应用了液压式堵塞器换阀方法,该方法可用于任何类型的采气井口带压换阀作业。不压井换阀采气井口目前已在苏里格气田大规模推广使用,2种带压换阀方法解决了采气井口更换阀门问题,经济效益和社会效

2、益十分显著。关键词苏里格气田压裂采气井口不压井换阀引言苏里格气田是一个“低渗、低压、低丰度、低产”气田,为了实现规模经济有效开发,必须立足于气田的实际,坚持“依靠科技、创新机制、简化开采、走低成本开发路子”1。为此,2006年7月,长城钻探工程有限公司苏里格气田合作开发项目经理部开发应用了不压井换阀采气井口。该采气井口是将常规的11阀简化为6阀,从而降低了生产成本。在压裂和采气生产期间,由于采气井口阀门的密封面上有杂质,导致阀门的阀板与阀座表面损伤,致使阀门损坏需要更换阀门。为此,配套开发应用了一种可直接用于压裂的不压井换阀采气井口。该不压井换阀采气井口可在不压井状态下进行带压换阀作业,具有施

3、工安全可靠、操作方便等优点,与压井换阀门作业相比,可避免压井液对储层的污染,其经济和社会效益十分显著2。技术分析11结构不压井换阀采气井口主要由下悬挂直座式油管头、5个平板闸阀、1个可调试节流阀、小四通、 油管悬挂器等部件组成,结构如图1所示。图1不压井换阀采气井口结构示意图1油管头;23#闸阀(套管阀;3双外螺纹短节;4油管挂;5上法兰;61#闸阀(主阀;7可调式节流阀;85#闸阀(油管生产阀;9小四通;104#闸阀(清蜡阀;11压力表;122#闸阀(套管阀(1下悬挂直座式油管头上部法兰为<179139mm(7116英寸,耐压70MPa;下部法兰为<179139mm,耐压70MP

4、a;两侧旁通为<65108mm(2916英寸,耐压70MPa,旁通内置背压阀螺纹(212英寸BP V,用于不压井更换套管阀门作业,如图2所示。(2油管悬挂器上端螺纹为<73mm(278英寸UP T BG(内螺纹,下端螺纹为<8819mm152008年第36卷第12期石油机械CH I N A PETROLE UM MACH I N ERY3辽河石油勘探局项目“苏10区块天然气经济有效开发综合配套技术研究”(2007GG-12。(312英寸UP T BG (内螺纹,内置背压阀螺纹(212英寸BP V ,便于不压井更换主阀作业,双外螺纹短节螺纹为<8819mm UP T BG

5、 ×<73mm UP T BG 。图2下悬挂直座式油管头结构示意图1大四通;2双外螺纹接头;3油管挂;4锁定轴装置;5上法兰(3平板闸阀平板闸阀为明杆带下导杆式结构,由阀体、阀座、波形弹簧、闸板、阀杆、阀盖、阀杆螺母、密封填料等零部件组成。阀座、阀板和阀杆均选用2Cr13材料。阀板、阀座的密封副表面均喷焊镍基合金,其表面硬度为4757HRC,具备了抗冲蚀、耐磨损的特点,可有效保证闸阀的使用寿命。阀座采用浮动形式,能保证阀座与闸板的有效密封。阀门密封填料采用唇形型式,能保持常压及高压的正常密封。(4可调式节流阀可调式节流阀采用针式结构,且锥形阀针和阀杆小螺距传动,可对天然气(石油

6、的流量、压力进行控制和调节。为了使调节后的气量保持稳定和避免阀杆自动退出,配有锁紧拼帽。阀杆采用2Cr13材料,阀针锥面喷焊(堆焊硬质合金,阀座采用硬质合金烧结。21工艺原理不压井换阀采气井口的设计是将常规的11阀简化为6阀,在油管头四通两侧旁通及油管悬挂器上加工有内置背压阀螺纹。在实际生产使用过程中,当该采气井口主控阀门漏气需要更换时,通过专用工具将背压阀送入背压阀螺纹,从而实现封堵进行不压井换阀施工。31主要技术特点(1不压井换阀采气井口解决了高压条件下,更换生产闸阀及套管闸阀的技术关键,保证了生产安全,避免了以往压井换阀作业时压井液对储层的污染。(2采用不压井换阀采气井口,可去掉备用闸阀

7、及其他部件,大大简化了目前常规的采气井口装置,仅闸阀1项已由原井口装置的11个,减少至6个,降低了生产成本。(3减少了作业费用,装置一次性装定,既能满足投产前压裂高压作业的要求,又能满足后继采气工艺的所有要求。不压井换阀方法及所用工具主要技术参数采气井口1#、2#、3#闸阀是采气井口的关键阀,通过向油管或套管下入堵塞器封堵油管或套管,使井口油压或套压降为0,然后拆除井口1#、2#、3#闸阀,进行更换闸阀作业。1.不压井换阀采气井口换阀方法利用取送工具,将背压阀拧入油管头四通一侧旁通或油管悬挂器内的背压阀螺纹(212英寸BP V ,封堵套管或油管,从而实现不压井工况下更换套管或采气井口主控阀。带

8、压换阀作业用背压阀结构如图3所示,背压阀取送工具结构如图4 所示。图3带压换阀作业用背压阀结构示意图1背压阀体;2杆;3弹簧;4阀心;5 密封圈图4背压阀取送工具结构示意图1取出/送入头;2提升杆;3工具头体;4截止阀;5由壬;6压盖;7填料;8工具体;9盲法兰不压井换阀时,关闭该通道所有阀门,从顶级阀处连接上背压阀取送工具,再打开通道的阀门,将背压阀送入油管四通两侧旁通或油管悬挂器,并旋合背压阀,即可切断介质,进行采气井口换阀作业。换阀完毕后,反序操作,即可退出背压阀及取送工具。该方法具有施工安全、施工方法简单等特点,但缺点是仅能用于不压井换阀采气井口。21液压式堵塞器换阀方法采用液压式油管

9、堵塞器更换采气井口1#阀门,将堵塞器送达预定位置后,液压泵通过高压胶管和传送杆向液压缸输入液压油,液压缸的活塞移动而25石油机械2008年第36卷第12期 产生一个轴向力通过锥套作用于卡瓦牙,使卡瓦牙张开锚定于油管的内壁使其不被井内压力推出。液压缸的轴向力同时作用于胶筒胀大至紧贴油管的内壁,以封闭油管内腔。装于活塞内的液压锁封住液压缸内压力,使工具保持工作状态。通过放气截止阀将堵塞器后部剩余压力卸掉,确认密封可靠后,拆除送进装置,即可实施更换1#阀门作业。换上新阀后,将工具解封并退出,带压换阀作业即告完成。液压式油管堵塞器结构如图5所示 。图5液压式油管堵塞器结构示意图1压力表;2密封法兰;3

10、支架;4单流阀弹簧;5单流阀;6解封塞;7防喷管;8防喷头;9液进缸;10螺母;11小压板;12上压板;13长堵头;14过渡接头;15取送杆;16打捞头;17复位弹簧;18坐封缸;19活塞;20O 形密封圈;21卡瓦座;22定位销;23卡瓦;24上密封座;25胶筒;26心轴;27下密封座;28截止阀;29胶管同理,可采用液压式套管堵塞器更换采气井口2#、3#闸阀,将堵塞器卡瓦牙张开锚定于油管头四通侧孔内壁,胶筒胀大至紧贴侧孔内壁,以密封侧孔内腔。通过放气截止阀将堵塞器后部剩余压力卸掉,确认密封可靠后,拆除送进装置,即可实施更换2#、3#闸阀作业。换上新阀后,将工具解封并退出,带压换阀作业即告完

11、成。液压式套管堵塞器结构如图6所示。液压式堵塞器换阀方法属风险作业,其最大风险主要集中于已实施封堵并拆下主阀但尚未完成新阀换装的时间段。如果此时封堵器发生泄漏或意外解封,则可能导致井喷失控。因此,保证堵塞器的性能是安全作业的关键,必须严格遵循和落实相关的技术规范及措施。液压式堵塞器换阀方法的优点是可用于任何类型的采气井口带压换阀 。图6液压式套管堵塞器结构示意图1接头;2压力表;3截止阀;4密封法兰;5防喷管;6O 形密封圈;7防喷头;8丝杠;9压板;10螺母;11长堵头;12过渡接头;13传送杆;14打捞头;15坐封缸;16复位弹簧;17解封塞;18单向阀;19弹簧;20活塞;21胶筒;22

12、心轴;23卡瓦座;24定位销;25卡瓦;26锥套31主要技术参数(1不压井换阀采气井口公称通径:65mm;大四通垂直通径:160mm;节流阀最大节流通径:45mm;额定工作压力:70MPa;悬挂油管:278英寸UP T BG;悬挂方式:下悬挂式油管悬挂器。(2液压式堵塞器液压式堵塞器的主要技术参数见表1。表1液压式堵塞器主要技术参数项目名称油管堵塞器套管堵塞器节流工作压力/MPa 5050最大外径/mm 561558106063适用工作温度/-1880(额定压力下适用介质石油、天然气作业方式液压作业现场应用情况2007年苏里格气田开始大面积推广使用不压井换阀采气井口,据不完全统计,截止目前推广

13、使用已超过300口井。主要由江苏咸中石油机械有限公司、西安东新石油设备厂等生产厂家生产。2006年7月2325日,长城钻探工程有限公司苏里格气田合作开发项目经理部利用西安东新石油设备厂的不压井换阀采气井口换阀技术,成功地更换了苏10-50-54井2#、3#井口闸阀和苏10-39-55井2#井口闸阀,消除了施工井存在的安全隐患。(下转第66页352008年第36卷第12期李志龙:不压井换阀采气井口的开发与应用(3安全保护措施无游梁式抽油机基本属于塔架形式,安全稳定性很好,一般不会出现翻机事故。但是抽油杆、配重箱都是通过换向机构、传动元件相互连接,一旦换向机构、传动元件出现故障或抽油杆断脱等,就有

14、可能发生抽油杆下落砸井口、配重箱自由落体撞地等事故。因此,无游梁式抽油机必须考虑安全保护措施,比如安装失载保护装置,确保在单边突然失载或停电情况下,能够刹车制动,防止配重箱或光杆自由落体运动或快速下滑引起各种事故。(4单边提升能力单边提升能力是指在没有配重或没有悬挂抽油杆的情况下,电动机单边提升抽油杆或配重箱的质量大小。该指标直接影响到该抽油机现场挂抽是否需要外围设备的配合问题,也是体现抽油机的适应性指标。因此,在选择无游梁式抽油机时不仅要考虑抽油机的最大悬点载荷,还要特别考虑电动机的单边提升能力。根据游梁式抽油机的理论和现场实际应用情况,单边提升能力应当不小于最大悬点载荷的40%。(5修井作

15、业空间修井作业空间问题是指油井作业时,作业车大钩上下提升管柱不能挂碰抽油机,在可能出现危险时,作业工人有足够的逃生空间和无障碍逃生路线。根据HSE规范,抽油机顶部应为作业车大钩让出不小于500mm的距离,井口距离机架不小于112m。结束语目前我国现有无游梁式抽油机的品种和规格较多,几乎每一种品种都有对应的企业标准,各种指标的规定、产品型号、各种功能性指标等在不同程度上都存在着差距。为了规范该产品,方便油田使用,在制定统一标准时,应该首先满足安全生产的需要,其次统一名词术语、产品型号、协调功能性指标参数,关键零件应有可靠性指标。参考文献1沈瑞林1对发展长冲程抽油机的几点看法1石油机械,1990,

16、18(7:43-4812张焱,李骥1JPCYJC型丛式井智能长冲程抽油机设计1石油矿场机械,2005,34(3:35-371 3张连山1长冲程无游梁式抽油机集锦与发展研究1钻采工艺,1998,21(2:33-411第一作者简介:文志雄,高级工程师,生于1964年, 1984年毕业于华中工学院,现从事质量监督和实验室管理工作。地址:(434000湖北省荆州市。电话:(0716 8114252。E-mail:wenzxcnpc1com1cn。收稿日期:2008-08-14(本文编辑南丽华(上接第53页2006年8月2731日,长城苏里格气田合作开发项目经理部在苏10、苏10-50-34、苏10-5

17、0-54、苏10-39-55、苏10-16-18井上,利用泸州川油钻采工具公司的液压堵塞器换阀技术,成功地更换了5个1#、3#井口闸阀和1个2#井口闸阀,液压式堵塞器坐封均一次成功。结论(1不压井换阀采气井口将常规的11阀采气井口简化为6阀采气井口,由此将单井成本由13万元降低为8万元,经济效益十分显著。(2不压井换阀采气井口带压更换主控阀施工作业具有及时、方便、安全等优越性,既降低了作业成本,又避免了对气井产层的伤害及环境的污染,该换阀技术仅适用于不压井换阀采气井口。(3液压式堵塞器换阀方法有一定的风险,其优点是可用于任何类型的采气井口带压换阀,使用过程中必须严格遵循和落实相关的技术规范及措

18、施。(4不压井换阀采气井口在苏里格地区是一项值得推广应用的新技术。参考文献1冉新权,何光怀1关键技术突破,集成技术创新,实现苏里格气田规模有效开发1天然气工业,2007,27(12:1-512尚万宁,田建峰,杨东1不压井更换闸阀技术在气井维护中的应用1天然气工业,2006,26(1:98-1001作者简介:李志龙,工程师,生于1960年,1981年毕业于辽河石油学校采油工程专业,2002年毕业于大庆石油学院机械制造工艺与设备专业,现主要从事采气工程管理工作。地址:(124010辽宁省盘锦市。电话:(0427 7826533。E-mail:lizhil ong5181261com。收稿日期:20

19、08-08-04(本文编辑赵连禄66石油机械2008年第36卷第12期The p ressure surge signal caused by leakage,pu mp shut2 down,pu mp regulati on and valve regulati on must be discri m i2 nated accurately in analyzing p i peline leakage with p ressure wave in order t o decrease faulty alar m.Theref ore,identifica2 ti on rate and

20、reliability of leakage diagnosis depend on the se2 lecti on of leakage wave shape characteristic para meters t o a great extent.A kind of data m ining algorith m based on fuzzy clustering is put f or ward by using the basic thinking of fuzzy clustering.The op ti m u m characteristic index such as av

21、erage range value,r oot mean square,r oot range value,affluent coef2 ficient,kurt osis and its coefficient,which can best differentiate the surge feature in different p i peline envir onment,are m ined a mong nu mer ous characteristic para meters describing p i peline p ressure surge,laying a s olid

22、 f oundati on f or i m p r oving correct2 ness of leakage identificati on.Key words:data m ining,negative p ressure wave,char2 acteristic para meter,op ti m izati on extracti onW ang Hair ong(Safety Engineering Center,College of En2 gineering,N ational Sun Yat-sen U niversity,Guangzhou,L i2 ang Dong

23、,Hu Zhijian.S ma ll leakage si gna l detecti on i n p i peli n e ba sed on L S-SV M.C PM,2008,36(12:43-45A i m ing at the s mall leakage signal detecti on in p i peline,a kind of novel machine learning method based on least squares support vect or machine(LS-S VMhas been put f or ward. The s mall le

24、akage sa mp les database according t o the Sinoy the2 ory and the sa mp ling frequency of SCADA syste m is firstly es2 tablished;and then,the LS-S VM forecast model is calculat2 ed;finally,the p ressure wave of s mall leakage,valve adjusting and nor mal conditi on is detected thr ough the LS-S VM mo

25、del. The experi m ental results show that one-step forecasting err or of three conditi on menti oned above is9.8631×10-4,0.788 6and2.74×10-2res pectively,and the method can detect out a very weak leakage signal in p i peline.Key words:natural gas,p i peline leakage,signal detec2 ti on,LS-S

26、 VM modelCui Xiaohua(M echanical Science and Engineering Institu2 te,D aqing Petroleum Institute,D aqing C ity,Heilongjiang Province,W ang Zhong wu.Study of damage loca ti on of derr i ck ba sed on the pr i n c i pa l com ponen t ana lysis.C PM, 2008,36(12:46-48Since the measured FRF frequency s pec

27、tru m is affected by noise polluti on and other interference fact ors and there exists interrelati onshi p a mong data variables,it is very difficult t o re2 alize the da mage identificati on of derrick by directly using these data.Theref ore,the derrick da mage identificati on method based on p rin

28、ci pal component analysis and FRF is put f or ward. W ith the measured FRF data as the basic variable of da mage i2 dentificati on,the FRF data is treated with di m ensi on reducti on by using PC A method and variable restructuring.The T2con2 tr ol diagram is used t o separate abnor mal data f or id

29、entifying the derrick da mage.The derrick dyna m ic test result shows that the f or mer5-step p rinci pal components al m ost cover thewhole inf or mati on characteristics of original data.It is feasible t o carry out di m ensi on reducti on of original data matrix with p rinci pal component analysi

30、s,which has good adap tability f or derrick da mage identificati on under the conditi on of noise and nonlinear state.Key words:p rinci pal component analysis method,fre2 quency res ponse functi on,derrick da mage,identificati on meth2 od,l ocati onL i Zhil ong(Sulige Gas Field D evelop m ent D ept.

31、of CN PC Great W all D rilling and Exploration Engineering Co.,L td., Panjin C ity,L iaoning Province.D evelop m en t and appli ca2 ti on of non-well-k illi n g va lve-repl ac i n g ga s producti on wellhead.C PM,2008,36(12:51-53,66According t o the devel opment feature in Sulige Gas Field, consider

32、ing reducing cost,a kind of non-well-killing valve -rep lacing gas p r oducti on wellhead directly f or fracturing is devel oped and app lied.I n the ne w wellhead,the common11 valves are si m p lified as6valves and the built-in counter bal2 ance valve thread is p r ocessed in the bypass al ong the

33、tubing head cr oss j oint and tubing hanger,thus realizing the is olati on operati on with non-well-killing and valve rep lace ment.I n additi on,a hydraulic p lug valve rep lace mentmethod is als o de2 vel oped f or all kinds of operati on.The ne w wellhead has been widely used in the gas field and

34、 the valve rep lace ment p r oble m s olved with significant econom ic benefit.Key words:Sulige Gas Field,fracturing,gas p r oducti on wellhead,non-well-killing valve rep lace mentL iu J ingshan(N o.1O il P roduction Plant,Zhongyuan O il2 field Co m pany,Puyang C ity,Henan Province,Zhong Xiao2 hong,

35、Yin M ing,et al.Appli ca ti on of well wa sh i n g technol2 ogy w ithout pressure relea se i n h i gh pressure wa ter i n jec2 ti on well.C PM,2008,36(12:57-59The high p ressure and l ow per meability characteristic in W enliu O ilfield f or mati on results in l ong-ti m e well shudown and discharging overfl ow for p