带压作业井下安全阀配套可穿越油管和起下方法吴修华

带压作业井下安全阀配套可穿越油管和起下方法吴修华
发布时间：2023-08-04T09:51:21.652Z 来源：《工程建设标准化》2023年10期作者：吴修华
[导读] 井下安全阀是按照国家《安全生产法》、《海洋环境保护法》等有关安全和环保规定，在陆地和海上油气田完井生产中，必须安装的一种井下设备。

在发生火警、井喷、管线破裂等紧急情况的时候，井下安全阀的主要功能是可以及时关闭生产管柱，从而阻止安全环保事故的发展或者进一步扩大。

胜利油田分公司油气井下作业中心山东省东营市 257200
摘要：井下安全阀是按照国家《安全生产法》、《海洋环境保护法》等有关安全和环保规定，在陆地和海上油气田完井生产中，必须安装的一种井下设备。

在发生火警、井喷、管线破裂等紧急情况的时候，井下安全阀的主要功能是可以及时关闭生产管柱，从而阻止安全环保事故的发展或者进一步扩大。

井下安全阀具有广阔的应用前景，技术难度大，产品附加值高等特点，我国对海洋油气井及部分陆地高风险、高产量油气井均有规定，目前该领域的市场基本被国外石油服务公司所垄断。

本项目提出了一种新型油管，利用其内部可穿流道为安全阀提供液压驱动，在负压工作时能够顺利起下，并具有操作简便、成本低廉、机构简单等优点，具有广泛的应用前景。

关键词：带压作业 井下安全阀 可穿越油管 液压动力
井下安全阀指的是一种安放在井筒中，与油管上指定位置相连的安全装置，它能在井口装置失控的时候，有效地防止井喷和污染环境，从而确保油井的生产安全。

油气田负压开采中，安全阀门下入困难，直接关系到流程管柱的安全，制约着油气田负压开采技术的发展与推广。

本项目提出一种可穿式油管，用于在有压力的情况下，为解决安全气门的下落及其动力学问题而研制一种可穿式油管。

采用此种油管，可以为井口安全阀提供水力，使其在不影响其正常起下管柱的前提下，顺利起下[1-2]。

1可穿越油管技术
"可穿越油管"是指一种技术或装置，能够在油管或管道中进行穿越和移动。

这种技术通常用于油气行业，特别是在油井作业和管道维护中，以实现管道内部的检查、修复或安装工作。

可穿越油管技术通常包括以下关键组件和步骤：
油管穿越装置：这是一种特殊设计的装置，可以在油管内部进行导向和移动。

它通常包括一个导向系统、推进器、传感器和控制系统等。

导向系统：导向系统用于确保穿越装置能够准确地导向和移动。

它可能包括导向轮、导向弹簧、导线等，以便装置可以在油管内部沿预定路径移动。

推进器：推进器是用来推动穿越装置在油管内部移动的部件。

它可以是液压驱动、电动驱动或其他形式的推进装置。

传感器：传感器用于获取油管内部的数据和信息，如位置、压力、温度等。

这些数据可以帮助操作人员监控和控制穿越过程，确保安全和有效地完成工作任务。

控制系统：控制系统用于监控和控制穿越装置的移动和操作。

它可能包括远程操作设备、数据采集和处理设备等。

通过可穿越油管技术，可以实现在油管内部进行各种工作，如检查管道的状况、修复管道的损坏部分、安装附件或执行其他维护任务。

这种技术可以减少对油井或管道的干扰和停产时间，提高工作效率，并降低维护成本。

需要注意的是，可穿越油管技术是一项复杂的工程技术，涉及到工艺设计、操作控制、安全保障等方面。

在实际应用中，需要进行详细的工程规划和风险评估，确保技术的可行性和安全性。

2油管本体设计
油管本体整个采用的是分段结构，它是一种中部光管，两端是一种带有穿越通道的接头，两端的接头是用摩擦焊与中部光管连接的，这样就形成了一种具有可穿越通道的长油管。

管体内可通过的管道，按照液压管道的最小曲率半径，进行弯曲倾斜度的设计，见图1，在管道出口处，采用 Swagelok接头，采用 Swagelok接头，将管道和管道之间的空隙封闭起来，将管道与管道之间的空隙封闭起来。

图1油管本体可穿越通道端部示意图
3特殊接箍设计所述的专用接头包括设有液压管路保护通道的接头主体和具有 C形环形结构的保护壳，所述保护壳 C形开口与所述液压通道之间的转角可以通过转动所述保护壳来调整。

当旋转角度相同的时候，液压防护通道就会被打开，当旋转角度不同的时候，液压防护通道就会处于关闭的状态，具体如图2所示。

4 强度设计针对管道可穿性的要求，提出了管道可穿性的计算方法，并给出了管道可穿性的计算公式。

油管的材质选择了L80钢级13 Cr材质，屈服强度552~655 MPa，抗拉强度655 MPa，油管本体管壁最薄弱的地方是可穿越通道出口，也就是图3中的圆点，它的外径为166 mm，内径为149.6 mm。

可穿管体抗外挤压力的设计指标为35 MPa，达到了设计要求.同时，其可穿油管薄弱部位（8.2 mm）比传统的4-1/2"加厚（EU）油管更厚，其抗内压、抗外挤和抗拉强度均能满足实际使用需求[3]。

图2特殊接箍防护通道打开状态5起下流程井下安全阀配装过油管道的下落，其过程为：（1）将过油管道与过油管道相连，开启过油管道的接箍保护通道；(2)在两条可通过的油管之间，采用小段液控管线连接两条水力管路的接口；(3)将能够通过油管接头的保护套转动，并将油管接头的水力管路保护通道封闭；(4)通过套管接箍，由左到右，由右到左，将井底安全阀和套管取下[4-5]。

1.6 工具参数根据提供的信息，以下是关于油管和相关参数的解释：油管内径：φ100.5mm，指油管内部空间的直径，即油管内部的直径尺寸为100.5毫米。

油管外径：φ114.3mm，指油管的外部直径尺寸，即油管的整体直径为114.3毫米。

接箍外径：φ166mm，接箍是用于连接两根油管的部件，接箍外径指接箍连接部分的直径尺寸，即接箍外部直径为166毫米。

液压动力通道：1/4in液压管线，液压动力通道是指在油管内部用于传递液压动力的管道。

在这种情况下，液压动力通道的直径为1/4英寸（约6.35毫米）。

连接扣型：4-1/2″外加厚母扣（EUB）×4-1/2″外加厚公扣（EUP），这是指用于连接油管的螺纹扣型。

具体来说，母扣（EUB）的外螺纹直径为4-1/2英寸，公扣（EUP）的外螺纹直径也为4-1/2英寸。

外加厚表示螺纹扣的厚度略大于标准尺寸[6]。

2 室内试验针对可穿流管道的特性，开展了由可穿流管道构成的水力-动态通道的关键性密封性评价实验。

选择了两条4米左右的4-1/2 in可穿越油管、一组1/4 in的带有密封卡套的液压管道、一条1/4 in的带有密封卡套的液压管道，将两条可穿越油管之间的液压管道连接起来，并预留一个液控接口，构成一个完整的液压管道，再将其与井下安全阀相连，用打压泵对其进行打压，当压力达到5000 Psi之后，关泵保压，并对其进行检查，并对其进行检查，并对其进行控制。

测试结果：在将可穿越油管的液压动力通道连接起来之后，将其打压到5000 Psi，在30分钟之内，油管液压动力通道没有泄露，而且管内的液压值也没有发生任何变化，井下安全阀一直保持着开启的状态。

6 结束语
可穿越油管的设计具备能够解决油田带压作业中井下安全阀下入卡脖子的问题。

这意味着该设计能够顺利通过油管，提供必要的液压动力通道，避免安全阀在下入过程中受到阻碍或卡住的情况。

设计考虑到井口设备的正常作业，不会对其造成干扰或影响。

这意味着该设计经过实际测试，并被证明在实际应用中具备可行性和可靠性，能够满足相关的工程需求。

总的来说，可穿越油管的设计提供了解决带压作业井下安全阀下入的卡脖子问题的解决方案。

它不仅不影响井口设备正常作业，还为井下安全阀提供了液压动力通道，增强了管柱的安全性保障。

通过室内试验的验证，该设计展现了可靠性、简单性和便利性等优点，证明了其在实际应用中的可行性和有效性。

参考文献
[1]郭志军，张玉鹏.带压作业技术在气井修井作业中的应用[J].云南化工，2018，45（4）：64.
[2]柴辛，李云鹏，刘锁建，张国营.国内带压作业技术及应用状况[J].石油矿场机械，2005（5）：31-33.
[3]刘东普.带压作业装备与工艺技术研究[D].大庆：东北石油大学，2015.
[4]谢梅波，岳江河，王海东.各类井下安全阀系统的特点及安装设计概述[J].中国海上油气：工程，1995（4）：31-42.
[5]周大伟，钟功祥，梁政.国内外井下安全阀的技术现状及发展趋势[J].石油矿场机械，2007（3）：14-16.
[6]董社霞，皇甫洁，吕芳蕾.一种新型油管安全阀的研制和应用[J].石油天然气学报，2008（1）：364-366.
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4.2堤防横断面方案比较
三种方案建筑工程投资经济比较为方案一29375元/m，方案二30928元/m，方案三60900元/m。

方案三工程投资最高，方案一较方案二偏低，各方案优缺点如下：
方案一：优点是工程投资较小，挡墙高度较小，开挖砂砾料可全部利用；缺点是占地面积较大。

若选用该方案，园区可利用土地面积减少14亩，这与园区规划发生矛盾（园区规划面积139.3亩）。

方案二：优点是挡墙整体稳定性好，投资适中，占地较小；缺点是挡墙高度较大，断面尺寸较大。

方案三：优点是断面尺寸较薄，抗冲刷性能好，稳定性高；缺点是工程投资较大，开挖工程量大，施工复杂，工期较长，工程占地较大。

4.3结论
根据以上方案比较，本着不影响园区规划，且节约土地的目的，从工程投资，安全方面考虑，本次推荐方案二为设计方案，即衡重式挡墙方案。

参考文献：
［1］GB50201-2014，防洪标准
［2］SL 252-2000，水利水电工程等级划分及洪水标准
［3］GB5050286-2013，堤防工程设计规范
［4］SL379-2007，水工挡土墙设计规范
作者简介：雷利娜（1978-7），女，汉族，陕西汉中人，高级工程师，从事水利水电工程设计工作。