(中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司 天津 300450)

引言

海上平臺(tái)現(xiàn)有的電潛泵井套管氣泄壓裝置即定壓放氣閥已經(jīng)沿用多年，目前定壓放氣閥在現(xiàn)場使用時(shí)存在很多問題和不便之處，主要為：(1)需人工調(diào)節(jié)，精確度無法保證，有時(shí)需反復(fù)多次進(jìn)行調(diào)節(jié)，人工強(qiáng)度大；(2)彈簧進(jìn)行長期使用后失效，對(duì)套管氣泄放靈敏度產(chǎn)生影響，彈簧失效后，套管氣不能及時(shí)排出，對(duì)電潛泵產(chǎn)生氣鎖影響泵效，對(duì)電潛泵定子進(jìn)行沖刷破壞；(3)長期以來現(xiàn)有結(jié)構(gòu)不便于在線維修，維修人工及成本大。因此需要研究制作一種新型結(jié)構(gòu)的電動(dòng)一體式套管氣泄壓閥，用于電潛泵井套管壓力調(diào)節(jié)，將套管氣通過自動(dòng)一體式套管氣泄壓閥精確靈活的排入輸油(氣)管匯，以控制合理的電泵吸入口沉沒度，防止?jié)撚碗姳冒l(fā)生因氣鎖現(xiàn)象的發(fā)生導(dǎo)致的欠載停泵，保證電泵的正常運(yùn)行，以提高泵效及產(chǎn)量，同時(shí)減少氣流對(duì)電潛泵定子橡膠的沖蝕，提高電潛泵的使用壽命。

一、海上平臺(tái)套管氣泄壓閥概述

該裝置使用整體上裝式結(jié)構(gòu)，便于現(xiàn)場維修維護(hù)，更換彈簧及閥芯閥座等重要核心件，減輕維修難度及成本；由于套管氣體由入口進(jìn)入裝置的控壓區(qū)，控壓區(qū)由電機(jī)施加扭矩給調(diào)節(jié)套給彈簧載荷，當(dāng)套管氣壓力超過彈簧載荷時(shí)頂開閥芯，進(jìn)行排壓放氣，氣體進(jìn)入回收管線當(dāng)套管氣壓力低于彈簧載荷時(shí)，閥芯在彈簧的作用下自動(dòng)關(guān)閉，防止氣體倒流。該裝置運(yùn)用機(jī)電一體化的操作模式，根據(jù)現(xiàn)場要求設(shè)定套管定壓值，運(yùn)用壓力探測儀將套管氣壓力轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)傳輸給機(jī)電一體化操作儀，操作儀根據(jù)事先輸入的數(shù)據(jù)傳遞信號(hào)給無極電機(jī)，電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)套作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)套通過螺紋帶動(dòng)調(diào)節(jié)套作上下運(yùn)動(dòng)，通過施加彈簧載荷控制閥芯的開啟壓力，實(shí)現(xiàn)套管氣的恒壓、排氣、回收的一條龍生產(chǎn)工藝。做到了無需人工調(diào)試、自動(dòng)化操作調(diào)試以及無人值守的工作模式，該結(jié)構(gòu)避免了彈簧因長期使用失效帶來的定壓值模糊的缺陷，延長使用時(shí)間；

電動(dòng)一體式套管氣泄壓閥示意圖

二、裝置的價(jià)值

該裝置的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)：(1)使用交互儀及壓力傳感器對(duì)定壓壓力實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)控，確?？刂铺坠軞獾呐欧帕?，該裝置能夠根據(jù)套管實(shí)際壓力進(jìn)行有效精確的調(diào)節(jié)；(2)使用交互儀與電動(dòng)執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接，確保在彈簧失效的情況下由電動(dòng)執(zhí)行器直接補(bǔ)償彈簧載荷，確保定壓值的穩(wěn)定；(3)對(duì)裝置的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的反應(yīng)時(shí)間提出較高要求，需及時(shí)準(zhǔn)確地將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)；(4)對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以減少時(shí)間及人工成本的前提下，延長裝置的使用壽命；(5)使用手自動(dòng)一體結(jié)構(gòu)，適應(yīng)各種不同狀況的要求。(6)開發(fā)電動(dòng)一體式套管氣泄壓閥，可以降低現(xiàn)場操作人員操作閥門的頻率即減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)無人值守工作模式。

由于其是電動(dòng)式自動(dòng)調(diào)節(jié)因此其優(yōu)點(diǎn)海主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：(1)應(yīng)用壓力傳感器與交互儀及電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)套管氣進(jìn)行自動(dòng)壓力排放，無需人工干預(yù)，準(zhǔn)確及時(shí)；(2)由于采用壓力傳感器進(jìn)行調(diào)節(jié)依據(jù)，彈簧作為防止倒流配件，因此，彈簧的載荷不作為調(diào)節(jié)依據(jù)，彈簧失效時(shí)的載荷差由電動(dòng)執(zhí)行器自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償；(3)電動(dòng)執(zhí)行器帶手動(dòng)裝置，形成手自動(dòng)一體的組合模式；4、采用一體式上裝結(jié)構(gòu)，便于現(xiàn)場在線維護(hù)及維修。

改裝置對(duì)于我公司產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：目前我公司已經(jīng)具備海上維保設(shè)計(jì)以及總包的能力，擁有完善的維保設(shè)計(jì)和施工團(tuán)隊(duì)。通過本對(duì)該閥門的改造，可以掌握電動(dòng)一體式套管氣泄壓閥設(shè)計(jì)和制造技術(shù)能力，擴(kuò)大公司在海上油氣田調(diào)整井專業(yè)的業(yè)務(wù)能力。渤海油田有兩千余口油井，大多數(shù)油井配備了定壓放氣閥。

三、研制方法

1.通過對(duì)現(xiàn)場電潛泵井套管調(diào)研，收集整理電潛泵井套管氣參數(shù)后，建立自動(dòng)一體式套管氣泄壓結(jié)構(gòu)模型和運(yùn)用機(jī)電一體化的操作模式，運(yùn)用壓力探測儀將套管氣壓力轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)傳輸給機(jī)電一體化操作儀，操作儀根據(jù)事先輸入的數(shù)據(jù)傳遞信號(hào)給無極電機(jī)，電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)套帶動(dòng)調(diào)節(jié)套作上下運(yùn)動(dòng)，通過施加彈簧載荷控制閥芯的開啟壓力，實(shí)現(xiàn)套管氣的恒壓、排氣、回收的一條龍生產(chǎn)工藝。做到了無需人工調(diào)試、自動(dòng)化操作調(diào)試以及無人值守的工作模式。

2.試驗(yàn)方法：(1)從進(jìn)口端連接壓力泵，打開執(zhí)行器電源，設(shè)置所需泄壓定壓值；(2)開啟壓力泵進(jìn)壓，根據(jù)進(jìn)口壓力傳感器傳輸?shù)膲毫χ涤^察裝置動(dòng)作靈敏度及精確度，高于泄壓定壓值，裝置執(zhí)行器應(yīng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，開啟裝置進(jìn)行泄壓，低于壓力泄壓值，裝置執(zhí)行器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)關(guān)閉。

3.該裝置的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)分有以下幾點(diǎn)：(1)使用交互儀及壓力傳感器對(duì)定壓壓力實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)控，確?？刂铺坠軞獾呐欧帕?，該裝置能夠根據(jù)套管實(shí)際壓力進(jìn)行有效精確的調(diào)節(jié)；(2)使用交互儀與電動(dòng)執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接，確保在彈簧失效的情況下由電動(dòng)執(zhí)行器直接補(bǔ)償彈簧載荷，確保定壓值的穩(wěn)定；(3)對(duì)裝置的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的反應(yīng)時(shí)間提出較高要求，需及時(shí)準(zhǔn)確地將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)；(4)對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以減少時(shí)間及人工成本的前提下，延長裝置的使用壽命；(5)使用手自動(dòng)一體結(jié)構(gòu)，適應(yīng)各種不同狀況的要求。

4.該裝置的創(chuàng)新點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：(1)采用壓力傳感器及交互儀、電動(dòng)執(zhí)行器為一體的精確調(diào)壓排放功能；(2)采用機(jī)電一體化實(shí)現(xiàn)無人值守的套管氣泄壓裝置；(3)提高精確度和減少人工成本，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，便于現(xiàn)場維修；(4)手自動(dòng)一體結(jié)構(gòu)，便于斷電情況下仍能手動(dòng)調(diào)節(jié)。

結(jié)論

海上平臺(tái)電動(dòng)一體式套管氣泄壓閥從產(chǎn)品價(jià)值、研制方法、未來市場前景等多方面來看具有較高的研制可行性。