高压气井多功能井口操作平台研发与应用

2019-07-31常仁峰李思瑶蒋国军吴田田

承德石油高等专科学校学报 2019年3期

马磊，常仁峰，李思瑶，蒋国军，吴田田

(中国石油塔里木油田分公司克拉油气开发部，新疆库尔勒 841000)

1 现用操作平台的现状

1.1 下圆井作业救援困难

克深气田属于超井深、超高温、超高压的“三超”气井，环空异常带压问题较为普遍，严重时威胁气井的生产安全，为合理控制环空压力范围，各环空均安装了泄压管线，在压力超出正常范围时进行泄压操作，因而导致下圆井作业(属于进入受限空间作业)频繁，由于圆井较深(3 m左右)，安全绳没有固定支撑点，工器具提放困难且紧急情况下人员救援难度大。

1.2 电动油嘴更换作业风险大

由于气井压力高、产量高、天然气气流冲刷效应强[1]；其次，生产过程中采用两级节流，节流幅度大，导致油嘴冲蚀严重，更换频繁(平均4.2次/月)；油嘴由于耐高压需求，本体相对较重(240～300 kg)。在更换电动油嘴时需要动用大型吊装设备，作业风险高，耗时长。

1.3 操作平台空间狭小

因受井口装置的限制，采气井口操作平台空间狭小，在进行更换固定油嘴及采气树背部维护保养时极为不便，人员操作存在较大安全隐患。基于此，为解决上述问题，本着安全生产、降低作业风险和方便人员井口操作的目的，对现有采气井口操作平台进行改进研发。

2 操作平台的探索改进

根据现场实验论证知，圆井较深救援困难最主要是因为缺少支点，很难将作业人员从圆井快速拉出地面。因此联想到在圆井的正上方操作平台安装滑轮。众所周知，滑轮是可以绕着中心轴旋转的圆轮。在圆轮的圆周面具有凹槽，将绳索缠绕于凹槽，用力牵拉绳索两端的任一端，则绳索与圆轮之间的摩擦力会促使圆轮绕着中心轴旋转。滑轮实际上是变形的、能转动的杠杆。

更换电动油嘴主要涉及到管线打开和吊装两项高危作业，显然，管线打开不可避免，那么通过借助操作平台改造是否就可以避免动用吊装设备呢？通过对文献调研[2]，选择在操作平台上安装悬臂吊上的内置式行走机构，该内置式行走机构采用带滚动轴承的特种工程塑料走轮，具有摩擦力小，行走轻快等特点。通过对现场测量论证，二级电动油嘴距操作平台脚踏板有1.5 m左右的高度，吊装空间充足，图1中07的位置安装工字钢配套游动滑轮+便携式手拉起重葫芦组合式吊装设备，即游动滑轮(内置式行走机构)固定在工字钢(导轨)内，使用时内置式行走机构会沿着直线导轨做往复运动，滑轮上安装手拉起重葫芦，手拉起重葫芦做上下运动，该工具成功应用，解决了二级电动油嘴更换吊装的问题(见图2)。

一级电动油嘴在线维修或整体更换时，由于油嘴距平台距离较远(1.7 m)且无支撑，拆装困难，作业风险高，更需要动用大型吊装设备，通过文献调研[3]和现场实验，设计了一级电动油嘴辅助拆装工具(见图3)，该工具安装在一级电动油嘴旁的操作平台上，竖直立杆来支撑整个拆装工具的重量，令水平横杆延伸至待拆卸电动油嘴的上方并在水平横杆上设置用于安装承重件的安装座，配合手拉起重葫芦使用，图3中的1为滚动轴承，用于转动改变方向，2为推力轴承，用于支撑竖直立杆。该工具成功应用，解决了一级电动油嘴更换吊装的问题。

现有的操作平台空闲狭小，在更换固定油嘴、采气树背部仪表等操作受到很大的限制，同时也带来很大的作业风险。怎么在有限的空间内增大操作平台的使用面积是常思考的问题，通过对现有操作平台的测量与论证，增加可折叠脚踏板的想法油然而生，使用时放下脚踏板，可以起到延伸操作平台空间的作用，不用时收起脚踏板，节约空间且不影响操作平台美观[4-5]。如图4所示。

3 现场应用

前期选取1口单井上的操作平台进行了上述改造，实际运用效果较为理想，能够切实解决采气井口操作中所面临的上述问题。经济效益与社会效益显著。

3.1 经济效益

以克深气田气井井口操作平台为例，经济效益主要体现在一下两方面：

1)节省了吊装费用。更换1次电动油嘴吊装费用为0.5万元，采气队平均每年整体更换电动油嘴50个，每年创造经济效益为：

0.5×50=25万元/年

2)更换电动油嘴由4 h缩短为2 h，提高了单井生产时率。克深区块48口生产井日产气2 100万m3，每方天然气利润按0.7元计算，每年创造经济效益为：

2 100÷24÷48×2×0.7×50=128万元/年

综上所述，创造的总经济效益为153万元/年。

3.2 社会效益

通过对上述操作平台的改造，降低了作业风险，提升了本质安全。增加可折叠踏板，扩展操作平台面积，人员作业更方便、安全；使用电动油嘴辅助拆装工具及工字钢配套游动滑轮+便携式手拉起重葫芦组合式吊装设备，规避吊装高危作业，降低操作风险，提升本质安全；圆井上方增加定滑轮，人员救援、工器具提放更科学，现场安全管控更到位。