防冻堵取样器的研制与改进

2022-09-10

前言

大港油田第三采油厂大部分区块都具有三高一低的特点, 即高粘、高凝、高含蜡、低产气量。到了冬天, 由于气温下降, 取样闸门容易冻堵, 取样困难, 现场一般采取的解堵方式不仅污染井场而且具有安全隐患, 并且加大了采油工的工作量, 为了解决这一问题, 研制一种新型取样器刻不容缓。

一、目前所用取样闸门分析

1. 取样闸门的组成

目前现场使用的取样闸门, 是由一个4分短接和一个4分闸门, 采用螺纹连接在一起, 4分闸门的另一端螺纹连接一个90度的弯头, 4分短节焊接在井口的出油管线上。

2. 目前取样闸门存在的不足

(1) 造成能量的损失, 影响资料的全准率

在取样时, 需要打开闸门进行放空, 放空放掉的那部分原油会造成能量的损失。如果员工经常操作不规范, 不放空, 直接取样, 就造成了所取油样中有死油, 含水资料不准确, 影响资料的全准率。

(2) 存在安全隐患和造成污染

进入冬季, 气温降低, 四分短节处就形成死油段, 容易冻堵, 给取样带来一定的麻烦, 遇到这种情况, 一般会采取以下三种方法解决:

1) 打开闸门, 卸掉弯头, 用通针扎进出油管线, 使油流与取样闸门外部形成一个通道, 使油样流出, 如果当时人站在闸门对面, 会造成人身伤害或者环境污染的隐患发生;

2) 有掺水的油井, 用一条皮管连接掺水闸门, 打开掺水闸门, 可利用掺水的热度解开冻堵部分。这种方法有两个弊端:一是浪费掺水能源;二是造成井场污染, 给标准化井场的完善工作带来无形工作量。

3) 用火烧的方法, 就是利用破旧的面纱蘸取柴油点燃, 用火烧的温度加热取样闸门, 达到解堵的目的, 这种方法的隐患最大:火灾、伤人、污染。

另外整个取样器的连接有两处, 使用的闸门一般都是普通的低压4分闸门, 密封性能不好, 经常出现滴漏现象, 造成油层井场污染。

二、防冻堵取样器的设计及工作原理

1. 防冻堵取样器的设计构想

针对目前取样闸门的不足, 我们设计了一种防冻堵新型取样器, 其构想是:去掉连接出油管线的4分短节, 把取样器阀体直接焊接到出油管线上, 阀体的下部连接取样管, 采用圆柱—锥形—圆柱3次密封的闸板将阀体里面的剩余油挤到管线中, 使取样器中没有死油, 取样器的按照闸门的原理设计, 主要创新点是将闸门上下活动的闸板改为左右活动, 这样能保证闸板将剩余油挤进出油管线, 防止出现死油段, 达到防冻堵的目的, 也可以达到不放空取出的油样符合标准。

2. 防冻堵取样器的工作原理

将阀体焊接到出油管线上, 向左旋转手轮, 螺杆带动闸板后退, 管线中的原油经过阀体流进取样管而进入取样桶, 完成取样;向右旋转手轮, 闸板向内运动, 利用闸板和阀体的密封性将取样器内的死油挤进出油管线, 这样保证下次取样时整个取样器中没有死油, 所以取样时可以不放空, 直接取样, 防止冬季取样器内原油冻堵, 造成的取样困难。

三、现场应用效果

2013年1月以来, 我们开展了试验。冬季生产没有出现过冻堵现象, 安装后根据安装前后取样化验跟踪, 含水资料一直准确, 也就是说免放空防冻堵取样器和常规放空取样器取出的油样标准一致, 使用效果良好。

四、存在问题及改进措施

从现场试验来看, 这种免放空防冻堵取样器效果很好, 但也存在一定的问题, 主要表现在:

1. 严密性差

在应用了一段时间以后, 由于闸板和螺杆之间采用的连接方式为挂式, 使闸板在接头内有一定的活动空间, 造成锥形面不正, 在关闭阀门的时候造成关闭不严, 漏油的情况, 如果强行关闭, 会造成密封面磨损严重, 缩短取样器的使用寿命。

2. 更换困难

在取样器需要更换时, 由于防冻堵取样器在研制初期设计的是将接头焊接在出油管线上, 就需要动用电气焊, 手续繁琐, 耽误的时间长, 影响油井的生产。

针对以上存在问题, 提出了改进措施:

3. 改变闸板和螺杆的连接方式

闸板与丝杠的连接采用了铜丝连接, 也就是在闸板的右侧钻孔, 将螺杆放进闸板后, 用铜丝从螺杆的凹槽处将螺杆和闸板进行连接, 这样保证运行时, 螺杆和闸板保持一致, 防止闸板在接头内随意活动。

4. 接头和出油管线的连接方式

改进措施中新加了一个连接口, 将接头处改成连接螺纹, 在使用过程中, 将连接口焊接在出油管线上, 取样器本体与连接口采用了螺纹连接, 更换取样器时, 取消了电气焊的工序, 采油工可以自行操作, 更换方便。

5. 闸板尺寸加长

由于新加了连接口和螺纹连接, 接头加长, 这样如果采用原来取样器闸板的尺寸, 就不能将接头内的原油挤进出油管线, 会在接头处形成死油区;所以加长了闸板的尺寸, 使闸板能够顺利的将原油挤进出油管线, 起到防冻堵的作用。

6. 改变了取样器的材质

在前期使用过程中, 因为出现了关闭不严的情况, 所以改进时采用材料较软的铜质, 能够更好的起到密封的作用。

五、经济效益分析

以每口井每次放空放出的原油500克计算, 第三采油厂每年放空损失原油60吨左右。这种新型取样器的推广应用, 可以避免损失24万元。冬季削减了解堵造成的安全隐患, 更便于操作, 取样时间缩短, 每天可节约采油工取样时间30分钟, 减少了一线员工的工作量。

六、适用范围及推广应用前景

适用范围:该取样闸门适用于: (1) 含水低、原油物性差的油井; (2) 温度低于80度的油井; (3) 油压、回压低于2.5兆帕的油井;

该技术主要应用于石油行业采油井上, 每个取样闸门的成本价在200元作用, 主要采用铜结构, 制作简单, 价格便宜。安装方法简单方便, 适用性强, 可在各油田中推广应用。

摘要：目前各油田采用的取样闸门到了冬季取样闸门容易冻堵。解堵采用的通针解堵法、热掺水加温解堵法、火烧解堵法都会有一定的安全隐患, 并且造成环境污染, 给井场规格化造成一定的影响, 增加采油工的工作量。本文针对上述问题研制设计了防冻堵取样器, 并且在试用后进行了改进, 旨在弥补目前常规取样器的不足, 达到安全环保生产、减少采油工工作量的效果。

关键词：油井,放空,冻堵,取样,研制,改进