提高蘇里格南作業區截斷閥可靠性探討

姜新基，王 龍，史 斌，張華濤

中國石油長慶油田蘇里格南作業分公司 （陜西 西安 710018）

提高蘇里格南作業區截斷閥可靠性探討

姜新基，王 龍，史 斌，張華濤

中國石油長慶油田蘇里格南作業分公司 （陜西 西安 710018）

對蘇南作業區現場使用的井口緊急截斷閥、井叢電動截斷閥、集氣站氣動截斷閥進行了介紹，闡述了各類截斷閥的優、缺點，對存在的問題進行統計分析，提出后期優化建議，以提高截斷閥運行的可靠性，確保天然氣生產安全。

截斷閥；故障分析；可靠性

1 作業區目前使用的截斷閥類型介紹

目前蘇里格南區塊有2座集氣站37個井叢，335口氣井，14口單井。有各類截斷閥524臺。其中井口截斷閥335臺，占64%；電動截斷閥153臺，占29%；氣動截斷閥36臺,占7%。當第五處理廠停電，壓縮機停機；進第五處理廠截斷閥意外關閉；蘇5-2干線中間閥室截斷閥閥意外關閉；站內干管、外輸截斷閥意外關閉等情況發生，管線壓力升高超過限值時井口截斷閥立即關閉，以截斷氣源。否則會發生井口超壓、安全閥起跳、天然氣泄漏等事故。因此，井口截斷閥的可靠安全運行至關重要[1-2]。

1.1 井口緊急截斷閥

蘇里格南作業區BB9/BB9′井叢井口管線安裝了高低壓緊急截斷閥，井口截斷閥對保護氣井超壓，緊急截斷氣源，保護下游管線免受超壓風險至關重要。

井口緊急截斷閥有球閥和閘板閥兩種，可通過遠控緊急截斷，閘板閥采用高進低出結構，因冬季時氣溫低，天然氣中的溶解水大量析出而轉變為游離水，游離水大量積聚，在低溫情況下結冰，造成閥芯部位出現冰堵現象。

SHZQD遠控緊急截斷球閥是繼SKJD型緊急截斷閥、YKJD型遠控緊急截斷閥之后的又一更新換代產品，其原理是利用彈簧力使閥開啟，壓力超過設定值時觸發彈簧使閥回座。

截斷球閥的特點：①高低壓自動截斷；②遠程開、關與手動開關相互獨立，互不干擾；③閥位反饋（閥門的開、關狀態能真實反饋到站內）；④閥體采用低扭矩球閥，防冰堵、防內漏性能比閘板閥好；⑤采用了高性能電路設計，性能穩定；⑥配帶了閥門控制器無需電腦情況下現場測試閥門性能；⑦直通道保證了高產井（叢井、水平井）的產量不受影響；⑧同規格法蘭及結構長度與前兩代一致；⑨體積小，結構緊湊[3-4]。

2016年3月開始對290臺井口截斷閥進行了排查及問題整改。共查出問題截斷閥133臺（占46%）。故障截斷閥中，55臺現場維修正常（占42%），78臺機械故障（占58%），需停產拆卸進行維修。故障原因：①機械部分卡阻；②現場截斷按鈕（小紅帽）、壓力表取壓手輪（塑料材質）破裂；③遠傳保險易燒毀，導致遠程操作失效。

1.2 井叢電動截斷閥

BB9井叢來氣進BB9′井叢總機關管線上、Φ219干管出口、注醇泵出口管線上裝有電動球閥緊急截斷閥，作為進出井叢緊急截斷用。在緊急情況下可遠程開啟或關閉截斷閥，提高系統的安全性。電動截斷閥采用防爆電機驅動球閥，可實現遠程和現場開、關截斷閥。

1.3 集氣站氣動截斷閥

集氣站截斷閥為bettis G系列氣動截斷閥。可遠程截斷、人工復位。事故狀態下截斷管立即截斷氣源，便于管道維修。當管道發生破裂時可盡可能減少損失，防止事故擴大。

此類截斷閥使用壓縮空氣提供動力氣源，通過電磁閥導通儀表風，實現閥門自動開關，當失電或儀表風壓力低于0.207MPa(30Psi)時閥門會自動關閉。因此站內增加了UPS，為防止失氣閥門意外關閉，通過技術改造在儀表風管線上增加了單流閥，在外輸截斷閥上新增了氮氣供氣源，提高了截斷閥的安全可靠性[5]。

2 各類截斷閥在采氣流程中的安裝位置

各類截斷閥在采氣流程中的安裝位置如圖1所示。

3 各類截斷閥使用情況及優缺點描述

各類截斷閥使用情況及優缺點描述如表1所示。

圖1 蘇南作業區截斷閥安裝位置示意圖

表1 截斷閥故障及優缺點統計表

4 提高各類截斷閥的可靠性建議

1）氣動球閥開關不靈活原因包括執行機構卡阻和球閥本體卡阻多方面因素。為防止雨水進入氣動球閥泄壓管，在氣動球閥執行機構泄壓管線改造為彎頭朝向地面，一定程度上防止了沙塵進入，但由于彎管處管道變形變窄造成排氣管線堵塞，執行機構氣缸無法泄壓導致彈簧無法回座，關閥指令無動作。長期運行過程中，蓄力彈簧長期處于受力狀態，導致彈簧彈性變差，執行器扭力降低。

2）球閥存在一定卡阻現象，開閥指令需將進氣壓力提高后才能完成動作。

措施建議：①對排氣管線增加濾網，進一步防止風沙灌入；②由專業維保隊伍對作業區在用截斷閥進行逐一排查分析并整改；③井口截斷閥建議為航天泵閥廠家，生產中提高井口截斷閥的可靠性，穩定性,將原取壓手柄、壓力表手輪的材質更換為金屬材質，以提高其壽命；④將井叢航天截斷閥更換為Limitorque電動球閥；⑤將BB9′井叢219干管截斷閥去除，以節約成本；⑥縮短截斷閥測試周期，井口截斷閥每月測試一次，站內氣動截斷閥每季度測試一次，通過測試、活動提高截斷閥的可靠性，減少卡阻。

5 結論

1）隨著科學技術的不斷進步，近年來氣田自動化、數字化、模塊化油田建設開始逐步推進，要求氣井井口遠程控制緊急截斷閥的防冰堵結構、無氣源能開關井、適用于叢式井組的大口徑截斷閥的研發。

2）井口截斷閥是保證氣田生產的基礎，其可靠性、穩定性至關重要，提高其安全可靠性需要從廠家、原理出發，綜合考慮實施。

3）氣動執行機構被要求應用的領域非常廣闊，它們必須連續地工作并經常處于非常惡劣的環境中。有的執行機構一天可能動作幾百次，而有的可能一個月只開關一次，但它們必須始終處于良好的運行狀態下。在多塵、高溫和腐蝕性介質的侵蝕下，要求氣動執行機構具有優異的設計和制造質量。

4）綜合對比，選擇電動截斷閥性能相對穩定可靠，可更多地采用電動截斷閥。

[1]邢金濤,李東東,馬維強,等.安全閥整定壓力和密封試驗壓力的取值探討[J].石油工業技術監督,2015,31(8)：23-25.

[2]陳安德,吳榮寬,王天明.高壓井口閥門靜水壓試驗中常見質量問題淺析[J].石油工業技術監督,2015,31(8)：8-10.

[3]李 瑜,鐘謹瑞.國內外井口安全系統的現狀及基本方法[J].天然氣工業,2008,28(1)：140-142.

[4]胡敦利,童 旺.天然氣井安全生產智能監控系統[J].現代電子技術,2007,28(17)：187-189.

[5]沈世遠.電磁閥回路的監控方案[J].中國冶金,2008,17(1)：62-64.

The wellhead emergency shut-off valve,the electric shut-off valve for the well cluster and the pneumatic shut-off valve for gas gathering station used in southern operation area of Sulige are introduced.The advantages and disadvantages of various kinds of shut-off valves are expounded,the existing problems of the valves are analyzed,and some suggestions are put forward for later optimization so as to improve the operation reliability of the shut-off valves and ensure the safety of the natural gas production.

shut-off valve;fault analysis;reliability

姜新基（1985-），男，工程師，現主要從事天然氣輸氣技術方面的研究工作。

2017-07-11