海上油气田气举阀优化及试验研究
2016-09-02刘新锋王新根
刘新锋，王新根
(中海油田服务股份有限公司油田生产事业部，天津 300459)
李三喜
(中海石油(中国)有限公司上海分公司，上海 200335)
王忠禄
(中海油田服务股份有限公司油田生产事业部，天津 300459)
薛蓥
(中海石油(中国)有限公司上海分公司，上海 200335)
刘正伟，宋立辉
(中海油田服务股份有限公司油田生产事业部，天津 300459)
海上油气田气举阀优化及试验研究
刘新锋，王新根
(中海油田服务股份有限公司油田生产事业部，天津 300459)
李三喜
(中海石油(中国)有限公司上海分公司，上海 200335)
王忠禄
(中海油田服务股份有限公司油田生产事业部，天津 300459)
薛蓥
(中海石油(中国)有限公司上海分公司，上海 200335)
刘正伟，宋立辉
(中海油田服务股份有限公司油田生产事业部，天津 300459)
随着气井产量降低，易造成井筒积液停产，需气举恢复产能，海上油气田平台空间有限，大多采用水平井或大斜度井开发。针对东海某气田储层及开采特征，为减小井斜对气举阀影响，提高下入可靠性，同时解决高温、腐蚀及高压力密封性等问题，对气举阀及工作筒结构、防腐材质、密封方式等进行改进。改进后气举阀通过室内高温、压力、气密试验和疲劳等功能试验，结果达到了设计及气密要求，为海上油气田安全生产奠定了基础。
气举；排液；气举阀；工作筒；气密性；海上油气田
东海某油气田主要为水平井或大斜度井两种井型，储层特征如下：①储层深，井眼斜深超过6000m(垂深超过4000m)；②储层流体pH值在6～11之间，CO2分压在1.12～3.02MPa之间，腐蚀环境；③储层温度高(160℃)，压力高(超过62MPa)。
为了适应以上油气田开采要求，针对普通气举阀及工作筒进行结构优化和改进，以达到海上安全环保要求，提高气密性和延长生产有效期的目的。
1 气举阀结构优化设计
图1 固定式气举阀工作筒改进后实物图
图2 固定式气举阀工作筒结构示意图
针对东海油气田储层及开采特征，受井斜限制，优选采用固定式气举阀，在现有固定式气举阀结构的基础上，进行如下结构改进优化：
1)工作筒外侧加工凹陷槽，气举阀放在槽内，同时气举阀尾部采用顶丝固定，防止气举阀晃动或脱落，如图1所示。
2)气举阀与工作筒采用硬密封方式连接并密封，图2为工作筒的结构示意图。
3)向气举阀波纹管内充入氮气，使阀球与阀座密封，当气举阀打开时，阀球与阀座分离，气体进入单流阀继而进入工作筒，实现气举。为适应井底温度160℃且腐蚀环境，优选耐高温橡胶材料，提高气密性。图3为固定式气举阀结构图。
图3 固定式气举阀结构图
2 改进效果试验
为验证气举阀及工作筒的改进效果，在室内进行水压力、气密、耐温及疲劳开启等功能试验，验证工作筒在70MPa内压作用下的整体耐压性能及密封性。
2.1水压试验
试验方法如下：①装配好单流阀并将其拧紧在工作筒上；②筒体两端螺纹以及公扣进压接头螺纹上缠1圈生料带，并涂抹适量润滑脂，按图4拧紧；③从进压接头缓慢加水压70MPa并稳压10min，观察各处是否有泄漏；④泄压，拆卸进压管线并将水倒出；⑤拆卸单流阀，观察各零件是否有损伤或变形。试验结果如表1所示。
图4 耐水压试验
2.2气密试验
试验方法如下：①装配好单流阀并将其拧紧在工作筒上；②在筒体两端螺纹以及公扣进压接头螺纹上缠1圈生料带，并涂抹适量润滑脂，按图5拧紧；③将连接好后的工作筒放入盛有清水的水槽中，清水应淹没工作筒；④从进压接头缓慢加气压至70MPa并稳压90min，观察各处是否有气泡产生；⑤泄压，拆卸进压管线并将工作筒起出；⑥拆卸单流阀，观察各零件是否有损伤或变形。试验结果如表2所示。
序号压力/MPa时间/min渗漏情况变形或损伤情况1510无气泡未见变形或损伤23510无气泡未见变形或损伤37090无气泡未见变形或损伤
2.3耐温试验
试验方法如下：将单流阀组装好后放入烘箱中，加热至160℃并保温2h后，取出并观测弹簧及各零件，结果显示单流阀零件无变形损坏；烘烤后，按2.2步骤在70MPa压力下进行60min气密试验，试验过程中无气泡产生，亦未见变形或损伤。
2.4单流阀正向开启疲劳试验
试验方法如下：①将单流阀正向接在手压泵上，以每秒约1次的速率反复打开和关闭单流阀，持续8h，观察单流阀开闭性能是否有变化；②试验后拆卸单流阀，观察单流阀有无变形损坏；③再将单流阀连接在工作筒上，确认是否通过气密试验。结果如表3、表4所示。
表3 单流阀正向开启疲劳结果
表4 疲劳试验后气密试验结果
3 结论
1)工作筒外部凹陷槽有效保护气举阀，防止下入磕碰，提高了可靠性。
2)气举阀单流阀在试验温度160℃，试验压力70MPa下，无泄气，密封性能达到设计要求。
3)单流阀经过8h持续开启，并经过气密试验，均无异常现象，为后续现场应用打下坚实基础。
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[编辑]黄鹂
2015-03-03
中海油田服务股份有限公司项目(C201503)。
刘新锋(1981-)，男，硕士，高级工程师，现从事完井技术研究与应用工作，liuxf16@cosl.com.cn。
TE933.5
A
1673-1409(2016)14-0063-03
[引著格式]刘新锋，王新根，李三喜，等.海上油气田气举阀优化及试验研究[J].长江大学学报(自科版),2016,13(14):63～66.
