儲(chǔ)氣庫生產(chǎn)過程中氣井安全控制系統(tǒng)反竄天然氣研究分析及處置

李國強(qiáng)

摘要：氣井安全控制系統(tǒng)用于儲(chǔ)氣庫氣井井下安全閥（SCSSV）的控制，在氣井發(fā)生天然氣超壓、泄漏、火災(zāi)、爆炸等異常情況下，可觸發(fā)氣井安全控制系統(tǒng)連鎖關(guān)斷泄壓，從而關(guān)閉井下安全閥，為氣井口提供安全保護(hù)。井下安全閥作為其控制設(shè)備，是生產(chǎn)過程中及其重要的安全防線。本文從儲(chǔ)氣庫井下安全閥出現(xiàn)異常故障，導(dǎo)致控制系統(tǒng)內(nèi)有天然氣竄入進(jìn)行研究分析 ，判斷確認(rèn)滲漏位置，并進(jìn)行前期處置，實(shí)現(xiàn)削減消除隱患目的，以供參考。

關(guān)鍵詞： 氣井安全控制系統(tǒng) 井下安全閥 滲漏 竄氣 削減消除隱患

一、引言：

氣井安全控制系統(tǒng)能在井場出現(xiàn)火災(zāi)、井噴等重大事故，中控室進(jìn)行全場關(guān)斷或者遠(yuǎn)程關(guān)斷。發(fā)生集氣管線爆管事故，管線壓力降低到1000psi以下，低壓關(guān)斷。實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能

井下安全閥安裝于井下生產(chǎn)管柱上，通過液控管線將液壓油傳至兩個(gè)密封盤根之間的傳壓孔到活塞上，推動(dòng)活塞向下移動(dòng)，并壓縮彈簧，將活瓣打開，從而打開井下安全閥;地面控制系統(tǒng)釋放液控管線壓力，依靠彈簧張力，使閥關(guān)閉。儲(chǔ)氣庫分某生產(chǎn)井在注、采生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)某生產(chǎn)井氣井安全控制系統(tǒng)內(nèi)存在天然氣，懷疑井下安全閥存在故障。

二、現(xiàn)狀調(diào)查：

2020年4月20日，儲(chǔ)氣庫某氣井安全控制系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定，現(xiàn)象是井下安全閥壓力下降，下降至和油壓持平。值班人員趕至現(xiàn)場，對(duì)氣井安全控制系統(tǒng)通過手動(dòng)泵進(jìn)行補(bǔ)壓，將控制壓力補(bǔ)至5000psi以上，穩(wěn)壓一段時(shí)間后，壓力繼續(xù)下降。現(xiàn)場管理人員對(duì)氣井安全控制系統(tǒng)進(jìn)行檢查，拆檢過程中發(fā)現(xiàn)液壓閥后端卡套接頭滲漏天然氣，用可燃?xì)怏w檢測儀檢測，天然氣濃度100%，懷疑井下安全閥故障。進(jìn)行現(xiàn)場檢測，與井邊針閥斷開，測試氣井安全控制系統(tǒng)，地面部分功能正常，無問題，將井邊針閥打開進(jìn)行泄放，仍有部分天然氣出現(xiàn)，判斷為井下部分故障。

三、原因排查：

經(jīng)過進(jìn)行研究分析，判斷天然氣滲漏的可能位置有幾點(diǎn)：

第一、井邊針閥后端終端卡套接頭出存在滲漏，采氣樹大四通內(nèi)的氣體滲入控制系統(tǒng)。第二、油管掛液壓管線穿越處存在漏氣。第三、井下安全閥本體卡套接頭處存在滲漏，A環(huán)空壓力侵入。第四、井下安全閥活塞密封處損壞不密封，油管內(nèi)氣體壓力侵入控制管線。

由于井邊針閥通過一終端接頭與井下安全閥液壓管線進(jìn)行連接，為判斷連接情況，將采氣樹大四通通過放空口進(jìn)行泄壓，泄放徹底后，打開井邊針閥，仍存在天然氣泄漏，同時(shí)對(duì)卡套連接處進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)卡套連接完好，判斷該處無問題。

油管掛處經(jīng)查閱資料，發(fā)現(xiàn)油管掛穿越液壓管線采用整體穿越式，井邊針閥與井下安全閥之間不存在卡套接頭，因此排除第一和第二可疑點(diǎn)。

井下安全閥控制系統(tǒng)是由一根液壓管線連接至井口井邊針閥處，液壓管線與閥體處通過卡套固定，整根液壓管線位于油套環(huán)空內(nèi)，如果液壓管線出現(xiàn)滲漏（管線本體或者卡套），則井下安全閥壓力與套壓接近，如果生產(chǎn)管柱內(nèi)的井下安全閥密封損壞則井下安全閥壓力與油壓接近。為了判斷第三與第四處可疑點(diǎn)，在井邊針閥處加裝壓力表一塊，觀察壓力變化情況。

（1）若P監(jiān)測=P套壓，故障原因：井下安全閥本體卡套密封失效或崩脫。（2）若P監(jiān)測=P油壓，故障原因：井下安全閥活塞密封失效。 該井口監(jiān)測壓力2900psi，油壓20MPa （2900psi），基本持平，后反復(fù)進(jìn)行泄壓操作，壓力仍與油壓持平，判斷原因井下安全閥密封故障。

四、制定方案：

由于井下安全閥位于井內(nèi)生產(chǎn)管柱上，如果安全閥失效，不能繼續(xù)使用，則需要對(duì)其進(jìn)行修井作業(yè)，將生產(chǎn)管柱從井內(nèi)提出，將井下安全閥拆下進(jìn)行更換，該項(xiàng)施工作業(yè)成本高、工期長，對(duì)儲(chǔ)氣庫生產(chǎn)影響較大，現(xiàn)場管理人員從故障現(xiàn)象及問題重新進(jìn)行研究分析，提出優(yōu)先級(jí)解決方案，并進(jìn)行現(xiàn)場操作。

由于該氣井安全控制系統(tǒng)在壓力下降后，經(jīng)過現(xiàn)場補(bǔ)壓能過保持壓力穩(wěn)定一段時(shí)間，證明氣體替換液壓油速度并不快，同時(shí)在現(xiàn)場拆檢過程中，隨有天然氣泄漏，但氣量較小，此外經(jīng)過分析已經(jīng)判斷為井下安全閥工作桶內(nèi)密封存在問題，分析其內(nèi)部密封可能有較小磨損，制定出處置方案：

第一、將氣井安全開工至系統(tǒng)與井下安全閥在井邊針閥處切斷，在井邊針閥處外接手動(dòng)注油泵，加注新液壓油，用手動(dòng)注油泵對(duì)井下安全閥進(jìn)行反復(fù)開關(guān)操作，同時(shí)將手動(dòng)注油泵內(nèi)新更換的液壓油最大程度的與井下安全閥控制管線內(nèi)液壓油進(jìn)行替換，通過柱塞反復(fù)活動(dòng)，使井下安全閥工作桶內(nèi)密封歸位，消除滲漏故障。

第二、如上述操作并不能消除故障隱患，則只能進(jìn)行停產(chǎn)操作，進(jìn)行修井作業(yè)，消除氣體通過井下安全閥反竄至井口控制柜內(nèi)故障。

現(xiàn)場管理人員依據(jù)第一方案進(jìn)行操作，每隔3日，用手動(dòng)泵對(duì)井下安全法進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，在4月29日再次進(jìn)行開關(guān)測試過程中，滲漏量不明顯，基本消失。

判斷為井下安全閥活塞密封發(fā)生的滲漏，但是經(jīng)過反復(fù)活動(dòng)后，密封未完全損壞，經(jīng)過反復(fù)活動(dòng)，消除有滲漏，后期繼續(xù)對(duì)該井進(jìn)行關(guān)注，防止再次出現(xiàn)氣體反竄故障。

五、結(jié)束語：

井下安全閥是生產(chǎn)井在注、采氣過程中最重要的安全屏障，而氣井安全控制系統(tǒng)則為井下安全閥提供動(dòng)力，二者是相輔相成的。如控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障則不能實(shí)現(xiàn)對(duì)井下安全閥的邏輯控制，造成應(yīng)急情況下無法及時(shí)有效的關(guān)井。同樣，井下安全閥如存在故障，在應(yīng)急關(guān)井時(shí)不能完全起到截?cái)鄽庠吹淖饔茫菀滓l(fā)安全事故。因此我們必須重視井下安全閥存在問題，通過及時(shí)有效的處置，將問題消除，降低損失，節(jié)約成本，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)氣庫安全平穩(wěn)生產(chǎn)。