不壓井換閥采氣井口的開發(fā)與應(yīng)用

1、!應(yīng)用技術(shù)#不壓井換閥采氣井口的開發(fā)與應(yīng)用3李志龍(中國石油長城鉆探工程有限公司蘇里格氣田合作開發(fā)項目經(jīng)理部摘要針對蘇里格氣田開發(fā)特點,從降低成本考慮,開發(fā)應(yīng)用了一種可直接用于壓裂的不壓井換閥采氣井口。該采氣井口將常規(guī)的11閥簡化為6閥,在油管頭四通兩側(cè)旁通及油管懸掛器上加工有內(nèi)置背壓閥螺紋,當(dāng)采氣井口主控閥門漏氣需要更換時,通過專用工具將背壓閥送入背壓閥螺紋,從而實現(xiàn)封堵進行不壓井換閥施工作業(yè)。另外,還配套開發(fā)應(yīng)用了液壓式堵塞器換閥方法,該方法可用于任何類型的采氣井口帶壓換閥作業(yè)。不壓井換閥采氣井口目前已在蘇里格氣田大規(guī)模推廣使用,2種帶壓換閥方法解決了采氣井口更換閥門問題,經(jīng)濟效益和社會效

2、益十分顯著。關(guān)鍵詞蘇里格氣田壓裂采氣井口不壓井換閥引言蘇里格氣田是一個“低滲、低壓、低豐度、低產(chǎn)”氣田,為了實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟有效開發(fā),必須立足于氣田的實際,堅持“依靠科技、創(chuàng)新機制、簡化開采、走低成本開發(fā)路子”1。為此,2006年7月,長城鉆探工程有限公司蘇里格氣田合作開發(fā)項目經(jīng)理部開發(fā)應(yīng)用了不壓井換閥采氣井口。該采氣井口是將常規(guī)的11閥簡化為6閥,從而降低了生產(chǎn)成本。在壓裂和采氣生產(chǎn)期間,由于采氣井口閥門的密封面上有雜質(zhì),導(dǎo)致閥門的閥板與閥座表面損傷,致使閥門損壞需要更換閥門。為此,配套開發(fā)應(yīng)用了一種可直接用于壓裂的不壓井換閥采氣井口。該不壓井換閥采氣井口可在不壓井狀態(tài)下進行帶壓換閥作業(yè),具有施

3、工安全可靠、操作方便等優(yōu)點,與壓井換閥門作業(yè)相比,可避免壓井液對儲層的污染,其經(jīng)濟和社會效益十分顯著2。技術(shù)分析11結(jié)構(gòu)不壓井換閥采氣井口主要由下懸掛直座式油管頭、5個平板閘閥、1個可調(diào)試節(jié)流閥、小四通、 油管懸掛器等部件組成,結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1不壓井換閥采氣井口結(jié)構(gòu)示意圖1油管頭;23#閘閥(套管閥;3雙外螺紋短節(jié);4油管掛;5上法蘭;61#閘閥(主閥;7可調(diào)式節(jié)流閥;85#閘閥(油管生產(chǎn)閥;9小四通;104#閘閥(清蠟閥;11壓力表;122#閘閥(套管閥(1下懸掛直座式油管頭上部法蘭為<179139mm(7116英寸,耐壓70MPa;下部法蘭為<179139mm,耐壓70MP

4、a;兩側(cè)旁通為<65108mm(2916英寸,耐壓70MPa,旁通內(nèi)置背壓閥螺紋(212英寸BP V,用于不壓井更換套管閥門作業(yè),如圖2所示。(2油管懸掛器上端螺紋為<73mm(278英寸UP T BG(內(nèi)螺紋,下端螺紋為<8819mm152008年第36卷第12期石油機械CH I N A PETROLE UM MACH I N ERY3遼河石油勘探局項目“蘇10區(qū)塊天然氣經(jīng)濟有效開發(fā)綜合配套技術(shù)研究”(2007GG-12。(312英寸UP T BG (內(nèi)螺紋,內(nèi)置背壓閥螺紋(212英寸BP V ,便于不壓井更換主閥作業(yè),雙外螺紋短節(jié)螺紋為<8819mm UP T BG

5、 ×<73mm UP T BG 。圖2下懸掛直座式油管頭結(jié)構(gòu)示意圖1大四通;2雙外螺紋接頭;3油管掛;4鎖定軸裝置;5上法蘭(3平板閘閥平板閘閥為明桿帶下導(dǎo)桿式結(jié)構(gòu),由閥體、閥座、波形彈簧、閘板、閥桿、閥蓋、閥桿螺母、密封填料等零部件組成。閥座、閥板和閥桿均選用2Cr13材料。閥板、閥座的密封副表面均噴焊鎳基合金,其表面硬度為4757HRC,具備了抗沖蝕、耐磨損的特點,可有效保證閘閥的使用壽命。閥座采用浮動形式,能保證閥座與閘板的有效密封。閥門密封填料采用唇形型式,能保持常壓及高壓的正常密封。(4可調(diào)式節(jié)流閥可調(diào)式節(jié)流閥采用針式結(jié)構(gòu),且錐形閥針和閥桿小螺距傳動,可對天然氣(石油

6、的流量、壓力進行控制和調(diào)節(jié)。為了使調(diào)節(jié)后的氣量保持穩(wěn)定和避免閥桿自動退出,配有鎖緊拼帽。閥桿采用2Cr13材料,閥針錐面噴焊(堆焊硬質(zhì)合金,閥座采用硬質(zhì)合金燒結(jié)。21工藝原理不壓井換閥采氣井口的設(shè)計是將常規(guī)的11閥簡化為6閥,在油管頭四通兩側(cè)旁通及油管懸掛器上加工有內(nèi)置背壓閥螺紋。在實際生產(chǎn)使用過程中,當(dāng)該采氣井口主控閥門漏氣需要更換時,通過專用工具將背壓閥送入背壓閥螺紋,從而實現(xiàn)封堵進行不壓井換閥施工。31主要技術(shù)特點(1不壓井換閥采氣井口解決了高壓條件下,更換生產(chǎn)閘閥及套管閘閥的技術(shù)關(guān)鍵,保證了生產(chǎn)安全,避免了以往壓井換閥作業(yè)時壓井液對儲層的污染。(2采用不壓井換閥采氣井口,可去掉備用閘閥

7、及其他部件,大大簡化了目前常規(guī)的采氣井口裝置,僅閘閥1項已由原井口裝置的11個,減少至6個,降低了生產(chǎn)成本。(3減少了作業(yè)費用,裝置一次性裝定,既能滿足投產(chǎn)前壓裂高壓作業(yè)的要求,又能滿足后繼采氣工藝的所有要求。不壓井換閥方法及所用工具主要技術(shù)參數(shù)采氣井口1#、2#、3#閘閥是采氣井口的關(guān)鍵閥,通過向油管或套管下入堵塞器封堵油管或套管,使井口油壓或套壓降為0,然后拆除井口1#、2#、3#閘閥,進行更換閘閥作業(yè)。1.不壓井換閥采氣井口換閥方法利用取送工具,將背壓閥擰入油管頭四通一側(cè)旁通或油管懸掛器內(nèi)的背壓閥螺紋(212英寸BP V ,封堵套管或油管,從而實現(xiàn)不壓井工況下更換套管或采氣井口主控閥。帶

8、壓換閥作業(yè)用背壓閥結(jié)構(gòu)如圖3所示,背壓閥取送工具結(jié)構(gòu)如圖4 所示。圖3帶壓換閥作業(yè)用背壓閥結(jié)構(gòu)示意圖1背壓閥體;2桿;3彈簧;4閥心;5 密封圈圖4背壓閥取送工具結(jié)構(gòu)示意圖1取出/送入頭;2提升桿;3工具頭體;4截止閥;5由壬;6壓蓋;7填料;8工具體;9盲法蘭不壓井換閥時,關(guān)閉該通道所有閥門,從頂級閥處連接上背壓閥取送工具,再打開通道的閥門,將背壓閥送入油管四通兩側(cè)旁通或油管懸掛器,并旋合背壓閥,即可切斷介質(zhì),進行采氣井口換閥作業(yè)。換閥完畢后,反序操作,即可退出背壓閥及取送工具。該方法具有施工安全、施工方法簡單等特點,但缺點是僅能用于不壓井換閥采氣井口。21液壓式堵塞器換閥方法采用液壓式油管

9、堵塞器更換采氣井口1#閥門,將堵塞器送達(dá)預(yù)定位置后,液壓泵通過高壓膠管和傳送桿向液壓缸輸入液壓油,液壓缸的活塞移動而25石油機械2008年第36卷第12期 產(chǎn)生一個軸向力通過錐套作用于卡瓦牙,使卡瓦牙張開錨定于油管的內(nèi)壁使其不被井內(nèi)壓力推出。液壓缸的軸向力同時作用于膠筒脹大至緊貼油管的內(nèi)壁,以封閉油管內(nèi)腔。裝于活塞內(nèi)的液壓鎖封住液壓缸內(nèi)壓力,使工具保持工作狀態(tài)。通過放氣截止閥將堵塞器后部剩余壓力卸掉,確認(rèn)密封可靠后,拆除送進裝置,即可實施更換1#閥門作業(yè)。換上新閥后,將工具解封并退出,帶壓換閥作業(yè)即告完成。液壓式油管堵塞器結(jié)構(gòu)如圖5所示 。圖5液壓式油管堵塞器結(jié)構(gòu)示意圖1壓力表;2密封法蘭;3

10、支架;4單流閥彈簧;5單流閥;6解封塞;7防噴管;8防噴頭;9液進缸;10螺母;11小壓板;12上壓板;13長堵頭;14過渡接頭;15取送桿;16打撈頭;17復(fù)位彈簧;18坐封缸;19活塞;20O 形密封圈;21卡瓦座;22定位銷;23卡瓦;24上密封座;25膠筒;26心軸;27下密封座;28截止閥;29膠管同理,可采用液壓式套管堵塞器更換采氣井口2#、3#閘閥,將堵塞器卡瓦牙張開錨定于油管頭四通側(cè)孔內(nèi)壁,膠筒脹大至緊貼側(cè)孔內(nèi)壁,以密封側(cè)孔內(nèi)腔。通過放氣截止閥將堵塞器后部剩余壓力卸掉,確認(rèn)密封可靠后,拆除送進裝置,即可實施更換2#、3#閘閥作業(yè)。換上新閥后,將工具解封并退出,帶壓換閥作業(yè)即告完

11、成。液壓式套管堵塞器結(jié)構(gòu)如圖6所示。液壓式堵塞器換閥方法屬風(fēng)險作業(yè),其最大風(fēng)險主要集中于已實施封堵并拆下主閥但尚未完成新閥換裝的時間段。如果此時封堵器發(fā)生泄漏或意外解封,則可能導(dǎo)致井噴失控。因此,保證堵塞器的性能是安全作業(yè)的關(guān)鍵,必須嚴(yán)格遵循和落實相關(guān)的技術(shù)規(guī)范及措施。液壓式堵塞器換閥方法的優(yōu)點是可用于任何類型的采氣井口帶壓換閥 。圖6液壓式套管堵塞器結(jié)構(gòu)示意圖1接頭;2壓力表;3截止閥;4密封法蘭;5防噴管;6O 形密封圈;7防噴頭;8絲杠;9壓板;10螺母;11長堵頭;12過渡接頭;13傳送桿;14打撈頭;15坐封缸;16復(fù)位彈簧;17解封塞;18單向閥;19彈簧;20活塞;21膠筒;22

12、心軸;23卡瓦座;24定位銷;25卡瓦;26錐套31主要技術(shù)參數(shù)(1不壓井換閥采氣井口公稱通徑:65mm;大四通垂直通徑:160mm;節(jié)流閥最大節(jié)流通徑:45mm;額定工作壓力:70MPa;懸掛油管:278英寸UP T BG;懸掛方式:下懸掛式油管懸掛器。(2液壓式堵塞器液壓式堵塞器的主要技術(shù)參數(shù)見表1。表1液壓式堵塞器主要技術(shù)參數(shù)項目名稱油管堵塞器套管堵塞器節(jié)流工作壓力/MPa 5050最大外徑/mm 561558106063適用工作溫度/-1880(額定壓力下適用介質(zhì)石油、天然氣作業(yè)方式液壓作業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用情況2007年蘇里格氣田開始大面積推廣使用不壓井換閥采氣井口,據(jù)不完全統(tǒng)計,截止目前推廣

13、使用已超過300口井。主要由江蘇咸中石油機械有限公司、西安東新石油設(shè)備廠等生產(chǎn)廠家生產(chǎn)。2006年7月2325日,長城鉆探工程有限公司蘇里格氣田合作開發(fā)項目經(jīng)理部利用西安東新石油設(shè)備廠的不壓井換閥采氣井口換閥技術(shù),成功地更換了蘇10-50-54井2#、3#井口閘閥和蘇10-39-55井2#井口閘閥,消除了施工井存在的安全隱患。(下轉(zhuǎn)第66頁352008年第36卷第12期李志龍:不壓井換閥采氣井口的開發(fā)與應(yīng)用(3安全保護措施無游梁式抽油機基本屬于塔架形式,安全穩(wěn)定性很好,一般不會出現(xiàn)翻機事故。但是抽油桿、配重箱都是通過換向機構(gòu)、傳動元件相互連接,一旦換向機構(gòu)、傳動元件出現(xiàn)故障或抽油桿斷脫等,就有

14、可能發(fā)生抽油桿下落砸井口、配重箱自由落體撞地等事故。因此,無游梁式抽油機必須考慮安全保護措施,比如安裝失載保護裝置,確保在單邊突然失載或停電情況下,能夠剎車制動,防止配重箱或光桿自由落體運動或快速下滑引起各種事故。(4單邊提升能力單邊提升能力是指在沒有配重或沒有懸掛抽油桿的情況下,電動機單邊提升抽油桿或配重箱的質(zhì)量大小。該指標(biāo)直接影響到該抽油機現(xiàn)場掛抽是否需要外圍設(shè)備的配合問題,也是體現(xiàn)抽油機的適應(yīng)性指標(biāo)。因此,在選擇無游梁式抽油機時不僅要考慮抽油機的最大懸點載荷,還要特別考慮電動機的單邊提升能力。根據(jù)游梁式抽油機的理論和現(xiàn)場實際應(yīng)用情況,單邊提升能力應(yīng)當(dāng)不小于最大懸點載荷的40%。(5修井作

15、業(yè)空間修井作業(yè)空間問題是指油井作業(yè)時,作業(yè)車大鉤上下提升管柱不能掛碰抽油機,在可能出現(xiàn)危險時,作業(yè)工人有足夠的逃生空間和無障礙逃生路線。根據(jù)HSE規(guī)范,抽油機頂部應(yīng)為作業(yè)車大鉤讓出不小于500mm的距離,井口距離機架不小于112m。結(jié)束語目前我國現(xiàn)有無游梁式抽油機的品種和規(guī)格較多,幾乎每一種品種都有對應(yīng)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),各種指標(biāo)的規(guī)定、產(chǎn)品型號、各種功能性指標(biāo)等在不同程度上都存在著差距。為了規(guī)范該產(chǎn)品,方便油田使用,在制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)時,應(yīng)該首先滿足安全生產(chǎn)的需要,其次統(tǒng)一名詞術(shù)語、產(chǎn)品型號、協(xié)調(diào)功能性指標(biāo)參數(shù),關(guān)鍵零件應(yīng)有可靠性指標(biāo)。參考文獻1沈瑞林1對發(fā)展長沖程抽油機的幾點看法1石油機械,1990,

16、18(7:43-4812張焱,李驥1JPCYJC型叢式井智能長沖程抽油機設(shè)計1石油礦場機械,2005,34(3:35-371 3張連山1長沖程無游梁式抽油機集錦與發(fā)展研究1鉆采工藝,1998,21(2:33-411第一作者簡介:文志雄,高級工程師,生于1964年, 1984年畢業(yè)于華中工學(xué)院,現(xiàn)從事質(zhì)量監(jiān)督和實驗室管理工作。地址:(434000湖北省荊州市。電話:(0716 8114252。E-mail:wenzxcnpc1com1cn。收稿日期:2008-08-14(本文編輯南麗華(上接第53頁2006年8月2731日,長城蘇里格氣田合作開發(fā)項目經(jīng)理部在蘇10、蘇10-50-34、蘇10-5

17、0-54、蘇10-39-55、蘇10-16-18井上,利用瀘州川油鉆采工具公司的液壓堵塞器換閥技術(shù),成功地更換了5個1#、3#井口閘閥和1個2#井口閘閥,液壓式堵塞器坐封均一次成功。結(jié)論(1不壓井換閥采氣井口將常規(guī)的11閥采氣井口簡化為6閥采氣井口,由此將單井成本由13萬元降低為8萬元,經(jīng)濟效益十分顯著。(2不壓井換閥采氣井口帶壓更換主控閥施工作業(yè)具有及時、方便、安全等優(yōu)越性,既降低了作業(yè)成本,又避免了對氣井產(chǎn)層的傷害及環(huán)境的污染,該換閥技術(shù)僅適用于不壓井換閥采氣井口。(3液壓式堵塞器換閥方法有一定的風(fēng)險,其優(yōu)點是可用于任何類型的采氣井口帶壓換閥,使用過程中必須嚴(yán)格遵循和落實相關(guān)的技術(shù)規(guī)范及措

18、施。(4不壓井換閥采氣井口在蘇里格地區(qū)是一項值得推廣應(yīng)用的新技術(shù)。參考文獻1冉新權(quán),何光懷1關(guān)鍵技術(shù)突破,集成技術(shù)創(chuàng)新,實現(xiàn)蘇里格氣田規(guī)模有效開發(fā)1天然氣工業(yè),2007,27(12:1-512尚萬寧,田建峰,楊東1不壓井更換閘閥技術(shù)在氣井維護中的應(yīng)用1天然氣工業(yè),2006,26(1:98-1001作者簡介:李志龍,工程師,生于1960年,1981年畢業(yè)于遼河石油學(xué)校采油工程專業(yè),2002年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院機械制造工藝與設(shè)備專業(yè),現(xiàn)主要從事采氣工程管理工作。地址:(124010遼寧省盤錦市。電話:(0427 7826533。E-mail:lizhil ong5181261com。收稿日期:20

19、08-08-04(本文編輯趙連祿66石油機械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