插入式直读防冻堵定压放气阀研制与应用

王 曼，魏立军，王林平，张 倩，刘一山

（1．长庆油田分公司油气工艺研究院，西安 710018；2．低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，西安 710018）

插入式直读防冻堵定压放气阀研制与应用

王 曼1，2，魏立军1，2，王林平1，2，张 倩1，2，刘一山1，2

（1．长庆油田分公司油气工艺研究院，西安 710018；2．低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，西安 710018）

常规定压放气阀冬季易冻堵，不能直读设定压力值，安装维修难度大。研制了插入式直读防冻堵定压放气阀，通过将阀体下端排气部分浸在原油中保温解决了冬季冻堵问题，加装了压力表使压力值能直读，使用软管线解决了安装维修需要动火的问题。现场应用1 900套，成功回收了油田井口伴生气，对减少温室气体排放，充分利用油气资源具有积极意义。

定压放气阀；压力直读；防冻堵

长庆油田目前油井数量达到3万多口，井口伴生气因为产量小，不便于储存使用，回收利用的难度大［1］。随着近几年回收利用技术的进步，基本实现了前端井口密闭集输、后端集中利用的模式。目前，井口伴生气主要采用定压放气阀回收，现场使用的常规定压放气阀在使用过程中存在以下问题：

1） 冬季容易冻堵。套管气通过定压放气阀释放是节流降温过程，而冬季外界环境温度较低，该阀经常发生冻堵，无法继续使用。

2） 不能直读设定压力值，操作性差。压力设定是通过调节套管阀或定压阀上的调节钮，同时根据套压表变化情况和定压放气阀排气情况进行多次调整，现场操作性差，误差大，甚至难以实施。

3） 安装维修难度大。油田井口由于受年代、区域、施工队伍、配置和技术习惯等因素影响，无法统一安装定压放气阀，只能通过流程改造来实现，安装施工过程需要动火，存在安全隐患。

本文介绍了一种直读防冻堵定压放气阀，已在现场成功应用。

1 结构及工作原理

新研制的井口定压放气阀由手动调节轮、上压帽、调节活塞、传压活塞、弹簧座、阀托、阀球、阀座、下压帽和阀体组成，其结构如图1所示［2］。

伴生气在套管内形成套压，在井口作用于控制阀件，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，与之联动的元件将打开气路，使伴生气通过阀件向下游流程流动，进入采油流程后与采出原油混输；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范围内。

图1 新型井口定压放气阀结构

如图1所示，通过安装螺孔将直读式防冻堵的定压放气阀安装在套管气排放管线的端部。套管气从进气孔进入下压帽中心孔，套管气推动阀球。当转动手动调节轮时，手动调节轮的螺杆推动调压活塞，使阀体内腔的液压油产生压强，在外设的压力表上显示出来。按给定压力值调节（直读），此时的压力直接由传压柱塞传递到弹簧座，由于传压柱塞与阀座内腔截面相等，故产生的压力也相等。因此，开始时设定的压力就等量传递作用于阀球上，当气体通过时，其压力比设定压力高时才能推动阀球开启，套管气从排气孔排出，实现对套管气定压排放。

2 技术特点

1） 针对常规定压放气阀开启压力设定困难的问题，在阀体上加装了压力表，利用调压活塞压缩液压油，驱动与阀座等截面的传压活塞，压缩调压弹簧，实现压力直读，设定的压力直接显示在装置自身携带的压力表上。

2） 针对常规定压阀冬季冻堵问题，把定压放气阀插装在井口的四通处，通过螺纹连接，插入式直读防冻定压放气阀的下端排气部分浸在原油当中，利用油井产出液保温，解决了冬季冻堵的难题。

3） 插入式总成设计，使用软管线，安装、维修方便，无须改造流程，适用于新井、老井流程，无需动火（如图2）。

图2 插入式防冻定压放气阀安装示意

3 现场应用

2010年以来，在长庆油田12个采油单位推广应用直读防冻定压阀1 900套，回收井口伴生气，降低了环境污染，减少了能源浪费，具有良好的经济效益和社会效益。以长庆油田平均单井产油量1．8 t／d、平均气油比60 m3／t、套管伴生气占2／3估算［3］，该定压阀年可回收伴生气4．788×107m3，创造经济效益¥3 926万元。

4 结论

1） 插入式直读防冻堵定压阀关键是利用油井产出液保温，气流通道畅通无堵塞，防冻堵效果良好。

2） 直读式压力设定，定压阀可以直观地设定套管气压力，定压准确，工作可靠。

3） 定压阀采用插入式总成结构，安装、维修时无需拆卸流程，适用于新老井流程，无需动火，能够达到隐患治理和回收优质资源的目的。

［1］高树生．井口伴生气的回收利用［J］．节能与环保，2012（4）：70．

［2］徐灏．机械设计手册（第四册）［K］．北京：机械工业出版社，1991．

［3］赵新智，李世荣．靖安油田长4＋5、长6油藏伴生气研究与应用［J］．油气田地面工程，2011，30（11）：21-24．

Development and Application of Plug-in Direct-Reading Anti-Freezing Plugging Constant Pressure Release Valve

WANG Man1，2，WEI Li-jun1，2，WANG Lin-ping1，2，ZHANG Qian1，2，LIU Yi-shan1，2
（1．Oil&Gas Technology Research Institute，Changqing Oilfield Company，Xi’an 710018，China；2．National Engineering Laboratory for Exploration and Development of Low-permeability Oil and Gas Fields，Xi’an 710018，China）

The conventional constant pressure release valve is easy to be frozen in winter could not display the set pressure value directly；additionally the installation and maintenance are difficult．The new constant pressure release valve was invented with these features：plug-in，direct-reading and anti-freezing plugging．According to immersing the lower air partially insulation in oil，installing the pressure gauge and using the hose pipe，it could solve the above problems．1，900 sets were applied in the oilfield，the associated gas successfully has been recovered，moreover，they take a positive significance to reduce greenhouse gas and make full use of oil and gas resources．

constant pressure release valve；direct-reading pressure；anti-freezing plugging

TE931．1

B

1001-3482（2014）01-0072-03

2013-07-26

项目来源：国家实用新型专利“直读式防冻堵的定压放气阀”（ZL 201120120055．8）

王 曼（1983-），女，陕西商州人，工程师，硕士，主要从事油田节能方面的生产管理和科研工作，E-mail：wman_ cq＠petrochina．com．cn。