顶驱IBOP阀国产化

蒲盛波

摘 要：顶部驱动装置（简称顶驱）是钻井作业中一个非常重要、集成化很高的设备，在钻井作业中既能增加钻井效率，同时在出现井下复杂情况时能迅速反应控制井口，避免或降低井下事故的发生。

关键词：顶驱;IBOP;阀;国产化

引 言

西江24-3B&惠州25-8平台使用的加拿大CANRIG1250AC-681顶驱配备上、下IBOP阀。上、下IBOP阀属于顶驱装置内置的井控部件，同时也是顶驱装置的一种易损件。在现场使用过程中存在不可避免的腐蚀和磨损，因而更换和检修频率较高。为此深圳作业公司依托国内IBOP阀厂家（重庆胤合）对该IBOP阀进行可靠性分析并提出国产化改造意见，该阀完成国产化改造后，于2018年在西江24-3B平台投入使用，工作正常，使用效果良好。

1、项目概况

顶驱上、下IBOP阀属于顶驱装置内置的井控部件，同时也是顶驱装置的一种易损件。在现场使用过程中因腐蚀和磨损的原因，更换检修频率较高。该阀属进口备件，具有价值高、采购周期长等缺点。计划根据原厂IBOP阀的外观尺寸和现有执行机构对该阀进行国产化改造，最大程度降低作业成本。经过现场的安装使用，国产化改造后的上、下IBOP阀使用效果良好，具有较高的推广价值。

2、顶驱IBOP阀国产化改造

2.1结构的改进

CANRIG1250AC-681采用整体提笼式结构，将阀球、上下阀座、及波形弹簧装于一体后再装入阀体，结构中自带阀开关执行机构，这种结构其优点是便于更换修理包，但其具有一定的缺点。国产化改进后的IBOP阀阀球、上下阀座为独立式结构，具有如下特点：

阀芯、阀座、阀球能承受105MPa高压，强度和承压能力均高于原产CANRIG阀球阀座。

波形弹簧安装于下阀座上下两道密封为位置之间，与通道泥浆不接触，使波簧永久具有弹性。

阀球阀座的密封副为硬密封，且经特殊表面处理，能承受105MPa高压的能力，在含颗粒杂质工矿下不会被拉伤。

2.2工艺特性的改进

2.2.1核心部件阀芯、阀座

国产化的IBOP阀的阀球阀座采用高强度钢本体（基体）+双相WT钨钛合金表层（耐磨层）+表面降摩耐腐处理（减摩阻层），表面为黑色。

2.2.2阀开关执行机构

国产化的IBOP阀体执行机构阀杆及阀杆套采用高级不锈钢材料经特殊热处理具有极高的强度及硬度、保证了阀杆六方孔受强力不打滑及高抗海水等腐蚀能力。采用高硬度特殊硬塑减摩垫满足海水的腐蚀的能力及承受105MPa工作压力的能力。

2.3国产化IBOP阀性能测试

2.3.1低扭矩性能测试

2.3.1.1对比试验

国产化IBOP与HYDRIL旋塞阀、VARCO顶驱IBOP 、VAM旋塞阀对比测试公司产品的开关扭矩值为最低。

2.3.1.2顶驱IBOP产品单压差扭矩值自测及第三方测试

测试结果保证了生产钻井作业中可顺利实现带压开启和关闭。

2.3.2 耐磨性试验及产品寿命

试验介质：IBOP腔内注满井队使用的PH值11，密度1.7含砂2.5%的泥浆介质，并将泥浆配制为含5%的盐。

试验方法：空载手动开关100～200或300次→高低压密封试验→单压差开启IBOP→循环动作至密封失效。

主要检测IBOP核心密封组件-双相钨钛阀球、阀座及阀杆密封件、上下閥座密封件的密封性能、耐磨性能及低扭矩性能。

空载开关频次 高压试验（MPa） 低压（MPa） 单压差开启值（MPa） 密封渗漏

试验值 压降 试验值 压降

0～3600 20余次均值71.3 0.2～0.6 20余次1.7～2.11 0 20次24.5～52.15 无

3600（终） 82 -0.4 1.88 0 35 无

试验结果：总计空载开、空载关各3600次，20余次循环的高压单压差试验，IBOP试压未出现泄漏。单压差52MPa可手动开关，其力矩值小于1500N.M。

2.3.3耐腐蚀性能试验

经降摩阻表处理的阀芯阀座放置于PH值11，密度1.7含砂2.5%含5%的盐的泥浆试验介质中，每5日取出观察其腐蚀情况。半年间阀芯阀座任保持亮黑色，无锈蚀、腐蚀斑点出现。

2.3.4国产化IBOP产品独特性能

1.高压差而低扭矩，单人能自如开关旋塞阀、IBOP是国产化产品最大特点。顶驱IBOP可在52MPa工作压差下单人开关。

2.产品的高耐磨性、耐冲蚀性、使用寿命长是IBOP的第二大特性。产品在钻井工矿3600～1000次以上开关循环保持正常使用，工作使用寿命可达1年以上，使用寿命较目前国内平均提高5-10倍以上。

3.产品对酸碱盐的高耐腐蚀性是第三大特性。产品全部零件通过特殊热处理及表面强化耐腐处理技术使产品具有较好的抗H2S等腐蚀的能力。其中阀球阀座防腐能抗HH级，完全适用与海上作业。

3、国产化改造后顶驱IBOP阀现场使用效果及经济性评估

在完成顶驱IBOP阀国产化改造后，到目前为止，西江24-3B平台共进行了B13井弃井及钻井、B6井大修井、B3井修井等作业。在钻修井作业中，国产改造的顶驱IBOP阀组均工作正常，使用效果良好。在质量可靠性方面，可以确定国产化改造的顶驱IBOP组完全可以替代原厂CANRIG进口的IBOP组。

经过简单分析，国产化后单次采购成本降低近30%，供货期缩短近90%，极大提高了后勤响应速度，大幅降低库存水平。上述项目在深圳片区全面推广后，片区9套同型号顶驱每年预计可节约费用近20万元。

参考文献

[1] 田玉栋，杨决算，宋瑞宏，等.新型顶驱IBOP的优化设计与试验[J].新疆石油天然气，2017，013（001）：90-93.

[2] 张勇，苏丽静.顶部驱动装置IBOP的改进与维护[J].科学时代，2011，000（008）：91-92.