高壓氣井多功能井口操作平臺研發與應用

馬 磊，常仁峰，李思瑤，蔣國軍，吳田田

(中國石油塔里木油田分公司 克拉油氣開發部，新疆 庫爾勒 841000)

1 現用操作平臺的現狀

1.1 下圓井作業救援困難

克深氣田屬于超井深、超高溫、超高壓的“三超”氣井，環空異常帶壓問題較為普遍，嚴重時威脅氣井的生產安全，為合理控制環空壓力范圍，各環空均安裝了泄壓管線，在壓力超出正常范圍時進行泄壓操作，因而導致下圓井作業(屬于進入受限空間作業)頻繁，由于圓井較深(3 m左右)，安全繩沒有固定支撐點，工器具提放困難且緊急情況下人員救援難度大。

1.2 電動油嘴更換作業風險大

由于氣井壓力高、產量高、天然氣氣流沖刷效應強[1]；其次，生產過程中采用兩級節流，節流幅度大，導致油嘴沖蝕嚴重，更換頻繁(平均4.2次/月)；油嘴由于耐高壓需求，本體相對較重(240～300 kg)。在更換電動油嘴時需要動用大型吊裝設備，作業風險高，耗時長。

1.3 操作平臺空間狹小

因受井口裝置的限制，采氣井口操作平臺空間狹小，在進行更換固定油嘴及采氣樹背部維護保養時極為不便，人員操作存在較大安全隱患。基于此，為解決上述問題，本著安全生產、降低作業風險和方便人員井口操作的目的，對現有采氣井口操作平臺進行改進研發。

2 操作平臺的探索改進

根據現場實驗論證知，圓井較深救援困難最主要是因為缺少支點，很難將作業人員從圓井快速拉出地面。因此聯想到在圓井的正上方操作平臺安裝滑輪。眾所周知，滑輪是可以繞著中心軸旋轉的圓輪。在圓輪的圓周面具有凹槽，將繩索纏繞于凹槽，用力牽拉繩索兩端的任一端，則繩索與圓輪之間的摩擦力會促使圓輪繞著中心軸旋轉。滑輪實際上是變形的、能轉動的杠桿。

更換電動油嘴主要涉及到管線打開和吊裝兩項高危作業，顯然，管線打開不可避免，那么通過借助操作平臺改造是否就可以避免動用吊裝設備呢？通過對文獻調研[2]，選擇在操作平臺上安裝懸臂吊上的內置式行走機構，該內置式行走機構采用帶滾動軸承的特種工程塑料走輪，具有摩擦力小，行走輕快等特點。通過對現場測量論證，二級電動油嘴距操作平臺腳踏板有1.5 m左右的高度，吊裝空間充足，圖1中07的位置安裝工字鋼配套游動滑輪+便攜式手拉起重葫蘆組合式吊裝設備，即游動滑輪(內置式行走機構)固定在工字鋼(導軌)內，使用時內置式行走機構會沿著直線導軌做往復運動，滑輪上安裝手拉起重葫蘆，手拉起重葫蘆做上下運動，該工具成功應用，解決了二級電動油嘴更換吊裝的問題(見圖2)。

一級電動油嘴在線維修或整體更換時，由于油嘴距平臺距離較遠(1.7 m)且無支撐，拆裝困難，作業風險高，更需要動用大型吊裝設備，通過文獻調研[3]和現場實驗，設計了一級電動油嘴輔助拆裝工具(見圖3)，該工具安裝在一級電動油嘴旁的操作平臺上，豎直立桿來支撐整個拆裝工具的重量，令水平橫桿延伸至待拆卸電動油嘴的上方并在水平橫桿上設置用于安裝承重件的安裝座，配合手拉起重葫蘆使用，圖3中的1為滾動軸承，用于轉動改變方向，2為推力軸承，用于支撐豎直立桿。該工具成功應用，解決了一級電動油嘴更換吊裝的問題。

現有的操作平臺空閑狹小，在更換固定油嘴、采氣樹背部儀表等操作受到很大的限制，同時也帶來很大的作業風險。怎么在有限的空間內增大操作平臺的使用面積是常思考的問題，通過對現有操作平臺的測量與論證，增加可折疊腳踏板的想法油然而生，使用時放下腳踏板，可以起到延伸操作平臺空間的作用，不用時收起腳踏板，節約空間且不影響操作平臺美觀[4-5]。如圖4所示。

3 現場應用

前期選取1口單井上的操作平臺進行了上述改造，實際運用效果較為理想，能夠切實解決采氣井口操作中所面臨的上述問題。經濟效益與社會效益顯著。

3.1 經濟效益

以克深氣田氣井井口操作平臺為例，經濟效益主要體現在一下兩方面：

1)節省了吊裝費用。更換1次電動油嘴吊裝費用為0.5萬元，采氣隊平均每年整體更換電動油嘴50個，每年創造經濟效益為：

0.5×50=25萬元/年

2)更換電動油嘴由4 h縮短為2 h，提高了單井生產時率。克深區塊48口生產井日產氣2 100萬m3，每方天然氣利潤按0.7元計算，每年創造經濟效益為：

2 100÷24÷48×2×0.7×50=128萬元/年

綜上所述，創造的總經濟效益為153萬元/年。

3.2 社會效益

通過對上述操作平臺的改造，降低了作業風險，提升了本質安全。增加可折疊踏板，擴展操作平臺面積，人員作業更方便、安全；使用電動油嘴輔助拆裝工具及工字鋼配套游動滑輪+便攜式手拉起重葫蘆組合式吊裝設備，規避吊裝高危作業，降低操作風險，提升本質安全；圓井上方增加定滑輪，人員救援、工器具提放更科學，現場安全管控更到位。

4 結語

上述操作平臺改造不僅使用于克深區塊，也為其他區塊同類型或不同類型操作平臺的改造提供可借鑒的方法與經驗。改造創新點都是在現有采氣井口操作平臺的基礎上進行改進的，推廣應用后，其經濟效益、社會效益、安全效益都很可觀。