海上油井安全阀液控系统卸压原因分析和措施建议

海上油井安全阀液控系统卸压原因分析和措施建议
朱孝强 耿 涛 王志超(胜利油田有限公司海洋石油开发公司)高 强 吕朝现 韩明俊(胜利油田有限公司孤岛采油厂)
摘要 对胜利油田埕岛区域单井的井
下安全阀液控系统卸压原因进行详细的分
析,提出造成安全阀液控系统卸压的主要原
因是地面液控系统渗漏、采油树油管悬挂器
密封胶圈渗漏、井下安全阀本体密封胶圈渗
漏和液控管线连接接头渗漏,并提出整改措
施和建议及防止安全阀液控系统卸压的管理
办法。

主题词 安全阀 液控系统 采油树 油管悬挂器
一、概述
埕岛油田单井多数采用船舶拉油生产方式,由于倒船和天气原因,开关井十分频繁,造成部分油井出现安全阀液控系统缓慢卸压现象。

至此,出现过卸压现象的油井有:CB302、SH8、CB244、CB32单井,严重地制约了油井生产。

二、原因分析
造成井下安全阀液控系统卸压的原因很多,主要有以下几个方面。

1,地面液控管线渗漏或安全阀控制柜渗漏造成缓慢卸压
这是一种常见的现象,由于井口液控管线连接部位或安全阀控制柜内部阀件渗漏造成液控系统缓慢卸压,开发1号平台液控系统缓慢卸压就是这种原因造成的。

开发1号平台安装1台四井式安全阀控制柜1台,由于内部液控阀件渗漏,造成液控系统缓慢卸压。

这种卸压容易检验,更容易排除故障,只要检查到渗漏点,进行紧固或者更换阀件即可解决。

2,采油树油管悬挂器密封胶圈损坏造成液控系统缓慢卸压
这也是一种常见的导致油井安全阀液控系统卸压的原因,CB302井和CB244井就是这种情况,导致密封圈损坏的主要原因有以下几点:
(1)密封圈和油气直接接触,对密封圈有腐蚀作用
CB302井就是这种情况,该井2002年2月2日投产,生产层位为古生界,采油树为上海维高采油树,在生产过程中,密封胶圈和油气直接接触,含硫油气对密封圈腐蚀严重,该井密封圈自投产以来,已经更换过2次,密封圈的使用寿命平均为8个月。

CB244井,2000年12月14日自喷投产,累计生产226天,生产层位为古生界。

该井为金湖采油树,其油管悬挂器和上海维高采油树的结构基本相同。

2003年6月6日正常倒船开井时,安全阀打压,发现安全阀液控系统卸压十分严重,每10m in降10M Pa,检查地面液控管线无渗漏。

经分析,采油树悬挂器密封胶圈损坏,造成液压油渗漏,导致安全阀液控系统卸压。

2003年6月13日,我们用自制倒链架拆下采油树上法兰,经检查发现该井油管悬挂器密封圈损坏。

我们更换密封胶圈,重新安装采油树,安全阀液控管线试压35MPa,稳压30min,液控管路不再渗漏,油井恢复正常生产。

(2)安全阀频繁打压卸压,密封胶圈承受交变力的作用,造成密封胶圈疲劳损坏
油轮拉油生产井受海况天气和倒船的影响,开关井十分频繁,平均来讲,油轮拉油井每年启停次数大约在100次左右。

由于海上安全环保形势严峻,为防止原油被盗,造成海洋环境污染,每次启停井都要关闭井下安全阀,如此频繁打压卸压,悬挂器密封圈始终承受一个交变力的作用,密封圈容易疲劳损坏; CB303和CB244井的密封圈损坏也与频繁开关井有关。

(3)液控管线压力太高,导致密封圈刺破,造成液控系统卸压
39
朱孝强:海上油井安全阀液控系统卸压原因分析和措施建议
拉油单井频繁开关,在每次开井过程中,由于井温逐渐上升,安全阀液控系统中的液压油受热膨胀,安全阀压力也会逐渐增大,直到安全阀液控系统中液压油的温度和井温相等,特别对于一些井温比较高的油井,安全阀压力上升更为严重。

能够由开井时的28M Pa升高到40M Pa,甚至更高。

海上油井作业时安全阀液控系统试压为35MPa,安全阀液控系统压力升高到40MPa,对密封圈的威胁是十分严重的,很容易造成密封圈损坏。

3,井下安全阀本体渗漏造成安全阀液控系统缓慢卸压
目前海上使用的井下安全阀全部为蝶形板阀,正常生产过程中应该每半年开关一次,检查井下安全阀动作是否灵活。

但要注意日常正常关井应只关井口安全阀,不能经常关动井下安全阀,以防井下安全阀失效或出故障而使油井失控。

井下安全阀正常操作压力为4000~ 5000lb/in2(28~35M Pa),压力过高易使安全阀密封圈损坏失效,应使用井口控制盘。

在正常操作情况下,安全阀使用寿命约开启500次左右(非腐蚀环境条件下);如进行非正常操作,其使用寿命会大大缩短;如在腐蚀环境中,即使在正常操作条件下,其使用寿命也会大大缩短。

4,液控管线连接接头渗漏引起安全阀液控系统卸压
一般来讲,井下安全阀到地面液控系统有两个接头,一个是液控管线和安全阀本体连接处,另一个是安全阀穿越有关悬挂器在油管悬挂器下面有一个接头,采用0 25in卡套连接。

在连接时,上扣力矩如果过大,很容易造成卡套被压裂。

可能短期使用卸压现象不明显,如果液控管线压力过高,很容易造成这些薄弱部位渗漏,造成安全阀液控系统缓慢卸压。

三、措施建议
1,针对油井液控管线卸压的情况所采取的措施
(1)缓慢卸压油井加太阳能自动打压柜
SH8井井下安全阀液控系统从2002年出现缓慢卸压现象,2003年2月份,该井又出现缓慢卸压,对该井安装了太阳能自动打压柜,实现自动补压。

一方面降低了劳动强度,另一方面提高了安全系数。

(2)液控系统泄漏严重的油井要更换采油树悬挂器密封胶圈
液控系统卸压严重的油井,太阳能自动打压柜也很难维持生产,更换采油树悬挂器密封胶圈可彻底解决渗漏问题。

例如:CB244井密封圈渗漏十分严重,每10min安全阀压力降低10M Pa,在这种情况下,太阳能打压柜不能维持该井生产,为此,我们于2003年6月13日用自制的倒链架吊起采油树,为该井更换了密封胶圈,彻底解决了密封圈渗漏的问题。

(3)安全阀液控管线穿越采油树悬挂器时,选用最下面一个穿越孔
ZH10完井作业使用的采油树为维高采油树,和CB302的采油树相同,该井为自喷井,仅有井下安全阀,没有排气阀。

我们在完井作业时,建议安全阀液控管线穿越采油树悬挂器时,选用最下面一个穿越孔。

这样,穿越孔上面有两道密封圈保护,即使油气侵蚀第一道密封胶圈,第二道密封胶圈仍能起到保护作用。

(4)制定相应的井下安全阀开关制度和巡检制度,减小对密封圈的伤害
1)油井正常倒船关井,井下安全阀不卸压
在天气比较好,油轮由于倒船关井时,仅关闭生产阀门、总阀门,井下安全阀不卸压,一定程度上减少了井下安全阀的开关次数,一方面延缓了油管悬挂器密封胶圈的损坏,另一方面也延缓了井下安全阀密封胶圈的损坏。

2)油井开井后,密切监控安全阀压力变化
海上拉油单井开关频繁,在每次开井过程中,由于井温逐渐上升,安全阀液控系统中的液压油受热膨胀,安全阀压力也会逐渐增大,直到安全阀液控系统中液压油的温度和井温相等,特别对于一些井温比较高的油井,安全阀压力上升更为严重,能够由开井时的28M Pa升高到40MPa。

海上油井作业时安全阀液控系统试压为35M Pa,安全阀液控系统压力升高到40MPa,很容易造成密封圈损坏。

针对这种情况,我们规定开井一小时内,加密巡检,及时为安全阀液控系统卸压,将其压力控制在30M Pa以内。

2,几点建议
(1)建议有关厂家改进油管悬挂器液控管线穿越方式
首先介绍上海第二石油机械厂采油树,分解图如图1所示,油管悬挂器和上法兰之间有一道密封钢圈,阻止了油气和密封胶圈的接触,使油气不会
40 国外油田工程第20卷第4期(2004 4)
图1
腐蚀密封胶圈。

液控管线穿越悬挂器采用穿越棒的形式,更加有效地避免了密封圈和油气的接触,提高了安全系数。

我们所了解的采油树包括总机厂采油树、维高采油树和金湖采油树,油管悬挂器和上法兰之间没有钢圈密封,液控管线穿越悬挂器采用悬挂器上小孔传递,由密封圈密封。

相比之下,上海第二石油机械厂采油树在防止密封圈失效方面明显优于其他采油树,建议其他厂家采油树在油管悬挂器和上法兰之间加一道密封钢圈,另外,改进穿越棒穿越形式。

(2)建议液控管线从套管阀门经过穿越器直接穿出
部分油井毛细传压管从套管中通过穿越器直接穿出,如果井下安全阀的液控管线也从套管阀门直接穿出,可以减少2个危险点,即密封胶圈处和悬挂器接头处,液控管线在井筒中只有一个接头,即和井下安全阀的接头,大大减少了故障点,并且有利于故障判断。

只要解决一个问题,即穿越器的密封问题,使穿越器能承受足够的压力,就可以采用这种穿越方式。

(收稿日期 200401
09)
新型井底实时监测装置
据美国2004年1月 石油工艺杂志 和 油气杂志 报道:新型COLT 插入管柱装置能够实时监测井底条件提高采收率。

这种新型装置在东南亚、阿拉斯加和中东地区的使用中成功地经受住了激烈振动的严峻考验。

该系统包括测量井底温度、负载和伽马射线探测设备,在提供信息的同时使泵送流体通过井底实时监测装置。

因此,该系统可实时准确地提供图像数据资料。

该装置具有三方面特点:
!具有防振技术和快速连接系统,防振技术有助于提高钻井底部钻具总成的可靠性。

!
管柱可提供8个电动连接及1in 井液通道。

快速连接系统使地层测试器管柱的各个部件易于装配和拆分。

!
该装置大而直的井液通道穿过地层测试器管柱的中间,这样有助于将地层测试器减到最少,同时还有
助于减少从流体到地层测试器管柱传输的振动。

新型COLT 还可以与电动制动器相配合起一个定向仪器的作用。

使用这个定向仪来确定地层测试器管柱在角度为3∀的范围内的任意一点的位置,适于搜索类似打捞或识别侧钻这样的作业工作。

佘庆东摘译自美国 JPT 2004年1月, Oil &Gas Journal 2004年1月5日
41
朱孝强:海上油井安全阀液控系统卸压原因分析和措施建议。