直读防冻堵定压套气阀的应用

张明，马力，张明鹏，陈鸿鹍，郭敏

（长庆油田分公司 第一采油厂，陕西 延安716000）

油田常用的套压控制手段主要有两种：人工控制放空；具有类似调压功能的阀件放空。这两种方法人工工作量都很大，因而设计一种更加直观、智能、长寿、便捷的套气回收装置是十分必要的。

直读防冻堵定压套气阀的基本功能是将套管气体压力控制在设定值附近并汇入采油流程，达到油气混输，建立合理套压，避免油层能量快速衰竭，从而达到充分利用油气资源的目的。

1 安塞油田伴生气资源概况

根据安塞油田伴生气现场取样分析，伴生气中轻烃组分较高，所占比例为80%以上。该油田井底流压大部分在饱和压力以下，并且有部分油井的地层压力也低于饱和压力，溶解气在地层、井底附近脱气并形成可流动相，在泵入口处，伴生气更容易从环套空间排出，套管气产量占总气量的50%～67%。现场测试，该油田富气区块8个，总伴生气量4.85×105m3／d；贫气区块5个，总伴生气量5.5×104m3／d。

2 定压阀的设计

2.1 设计思路

1）原油套管中伴生气通过定压阀进入油管，与原油混输，达到控制套压、回收伴生气的目的。

2）利用流程回压及套管压力对定压阀的作用，通过一定方法以直观的数据形式反映出设定的排气开启压力。

3）在一定压力范围内具有连续无盲点的调压功能；在结构上充分考虑低温环境下的防冻问题。

4）定压阀的使用不影响油井动态监测、扫线、洗井、加药等常规维护工作。

2.2 理论依据

原油伴生气在套管内形成套压，在井口作用于定压阀，若套压在承压活塞上产生的等效作用力大于承压活塞所受的预设力，则承压活塞将向后退行，与之联动的元件将打开气路，使伴生气通过阀门进入采油流程，与采出原油混输，随着排气的持续进行，套压不断降低；当套压在承压活塞上产生的等效作用力不足以克服承压活塞所受的预设力时，则承压活塞前行，与之联动的元件将断开气路，套压开始恢复。如此循环，使套压控制在预设压力附近一个较小的范围内。

3 新一代定压阀的优点及应用

3.1 优 点

1）前两代定压阀均以压力表为显示单元，引入的压力表虽能直观地反映出预设开启压力值，但由于引入压力表，不但增加了成本，而且压力表自身较脆弱，给安装、管理、维护增加了难度；第三代定压阀直接使用机械方式显示，设计了可调的刻度套和调压帽，不但降低了生产成本，而且使定压阀的安装、管理、维护难度减小。

2）前两代定压阀从本质上来说都是液压传递，其实现途径是套压克服流程回压与调压弹簧的共同作用，并通过等截面活塞传递给液压表，反映出套压；第三代定压阀为机械传递，压力传递调节方式在其工作压力范围内具有连续无盲点调节的优势。纯机械的压力传递调节方式的可靠性、灵敏度、工作寿命都大幅提升。

3）前两代定压阀在防冻堵的设计上均是将阀体排气部分置于流程中，利用原油的余温来防止阀体冻堵；第三代定压阀排气元件不与原油直接接触，其上游（进气端）、下游（缓冲区）均为气体，调压活塞上的密封圈选用了耐低温（－30℃）的硅胶密封圈，保证了其低温条件下的正常工作；而伸入采油流程中的防倒流单流阀，有极高的灵敏度，其被冻堵的长度小于4cm，在恢复生产后，很容易被缓冲区内的压力顶开，也容易被采出原油的余温化冻，从而自行解除冻堵。

3.2 安装应用

直读防冻堵定压套气阀研制成功后，经过在安塞油田的不断试用，针对现场存在的问题不断改进，最终形成适合安塞油田井组伴生气回收需要的第三代产品。第三代定压套气阀的安装如图1所示。该阀的特点：可在任何井口流程安装，无需动火；压力设定方便，无需反复调整；测井方便，设计有测井、洗井接口；低温防冻，单向阀插入流程与液流同温，防止定压阀结冻。

图1 第三代定压套气阀安装示意

4 定压阀在安塞油田的使用效果

4.1 先导性试验

为了进一步确定改进后直读防冻堵定压套气阀的稳定及可靠性，选取杏北区块杏60－18等5个井组进行试验，并进行安装前后参数跟踪，定压阀安装前后参数对比见表1所列，安装后油井功图均由气体影响变为正常，油井液量保持平稳。

表1 定压阀安装前后参数对比

4.2 使用效果

定压阀在安塞油田的使用效果见表2所列。

表2 定压阀在安塞油田的使用效果

5 结束语

该定压阀操作简单，满足井组伴生气全天候回收需要。系统运行可靠，无需日常维护，不影响油井的正常生产。与传统的回收技术相比，配套了液面测试技术，简化了流程；消灭了井场火炬，消除了安全隐患，降低了生产成本；适应了安塞油田井组伴生气回收的要求，确保了安塞油田安全生产、清洁生产，创造了良好的经济和社会效益。

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