文/陳國珍

針對勝利淺海井下安全控制系統(tǒng)在使用、維修中存在的問題，開展設(shè)備技術(shù)改進與系統(tǒng)功能完善，不斷提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，為海上生產(chǎn)井控安全提供保障。

海洋采油廠是中國石化集團公司勝利油田唯一一家從事淺海區(qū)域油氣開發(fā)的生產(chǎn)單位，所管轄的主要有埕島和新北兩個油田，海域水深2 ～15 m，共有平臺109 座，油井567 口，水井279 口。根據(jù)原國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局令第25 號《海洋石油安全管理細則》以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6321-2016《淺海采油與井下作業(yè)安全規(guī)程》等法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求，海上油氣水井均需安裝并投用井下安全控制系統(tǒng)。井下安全控制系統(tǒng)是海上石油安全生產(chǎn)的必不可少的重要裝置，起到防止井噴及突發(fā)性事故發(fā)生，避免環(huán)境污染，保證油氣井安全生產(chǎn)的作用。為保證油水井安全和海洋環(huán)境保護，勝利淺海自開發(fā)以來，所有生產(chǎn)井均按要求安裝了井下安全控制系統(tǒng)。

井下安全控制系統(tǒng)原理與改進

勝利淺海在用的井下安全控制系統(tǒng)由井下安全閥、排氣閥、井口安全閥、安全閥控制柜組成（見圖1），可以實現(xiàn)本地開啟關(guān)閉以及遠程關(guān)閉控制。

圖1 勝利淺海井下安全控制系統(tǒng)組成示意圖

1.井下安全閥（見圖2）

圖2 增加平衡孔的井下安全閥（左圖：閥瓣；右圖：閥瓣開啟狀態(tài)）

井下安全閥的工作原理：井下安全閥主要通過液控壓力控制閥瓣的開關(guān)來打開或關(guān)閉油管通道。

油井開井前，通過安全閥控制柜將井下安全閥的液控壓力補充至3 500 ～4 500 PSI，液控壓力推動桿式活塞下行并壓縮彈簧，從而使閥瓣向下開啟，打開油管通道。當(dāng)液控壓力泄壓后，桿式活塞、閥瓣均在彈簧作用下恢復(fù)原位，油管通道關(guān)閉。

井下安全閥的改進：一是推廣使用自平衡式井下安全閥。將井下安全閥更換為自平衡式，閥瓣上無需設(shè)有平衡孔，即可自動平衡上下壓力，提供合適液控壓力便可輕松打開。

二是降低開啟壓力。通過優(yōu)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)，將井下安全閥開啟壓力由3 500 PSI 降至2 000 PSI，便于井下安全閥的開啟。

三是改進液控管線懸掛器穿越方式。采用液控管線直接穿越的方式，能夠減少懸掛器側(cè)面和底面的2 個連接點，降低滲漏發(fā)生概率。

2.排氣閥

排氣閥的工作原理：排氣閥是安裝在電泵井過電纜封隔器上的井下工具，過電纜封隔器以下環(huán)空氣體可以通過它排出。

排氣閥的改進：排氣閥增加平衡助推孔。建議所有排氣閥增加平衡助推孔，可以大大降低打開排氣閥的阻力。

3.井口安全閥（見圖3）

圖3 井口安全閥結(jié)構(gòu)示意圖

井口安全閥的工作原理：井口安全閥是原油流出地面的最后一道防線，安裝在自噴井、無桿泵井、注水井的采油樹本體，由閥體、驅(qū)動器組成，有液控管線與安全閥控制柜相連。

通過對40 口停產(chǎn)井的井口安全閥現(xiàn)場試驗，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)的故障主要為密封圈失效和彈簧故障。

井口安全閥的改進：一是采用雙彈簧結(jié)構(gòu)，增加彈簧的預(yù)緊力，縮短安全閥關(guān)閉的時間，減小彈簧失效的概率。二是油缸以及閥桿的密封圈由原來的國產(chǎn)丁腈橡膠換成進口的PEEK 密封圈，密封性能更加可靠。三是新式井口安全閥行程方向的各桿改為獨立結(jié)構(gòu)，避免卡阻現(xiàn)象的發(fā)生。

4.安全閥控制柜（見圖4）

圖4 進口安全閥控制柜

安全閥控制柜的工作原理：安全閥控制柜是為井下安全閥、排氣閥、井口安全閥提供液控壓力的設(shè)備，并可實現(xiàn)自動補壓、手動泄壓、遙控泄壓、高溫泄壓的功能。安全閥控制柜主要采用電力驅(qū)動，通過液控管線與各油水井相連，可根據(jù)井控設(shè)備需求提供3 個等級的液控壓力。

遇到異常情況時，可以通過以下4 種方式使安全閥控制柜泄壓：一是中控室遠程遙控泄壓；二是現(xiàn)場手動按下控制面板上的緊急關(guān)斷閥；三是在安全出口位置，按下ESD 手動站的按鈕；四是發(fā)生火災(zāi)時，易熔塞受高溫融化，可使安全閥控制柜整體泄壓。

安全閥控制柜的改進（見圖5）：前期安全閥控制柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊，并且各單井控制模塊均為一體，不便于維修；同時，還存在井下安全閥壓力無法單獨調(diào)節(jié)、無法實現(xiàn)井口安全閥單獨關(guān)斷的不便。

圖5 改進后的安全閥控制柜（左圖：一井一模塊；右圖：增強控制功能）

改進建議：一是將各井控制模塊獨立出來，實現(xiàn)“一井一模塊”。若一口井的控制模塊發(fā)生故障，可以將該模塊進出閥門關(guān)閉，將該模塊單獨取出維修或更換，不影響其他井的控制。二是增加井下安全閥壓力單獨調(diào)節(jié)功能，可以按需調(diào)節(jié)井下安全閥的控制壓力。三是增加井口安全閥單獨關(guān)閉功能，可以根據(jù)現(xiàn)場情況選擇單獨關(guān)閉各井的井口安全閥。

風(fēng)險控制建議

目前，勝利淺海井下安全控制系統(tǒng)風(fēng)險基本可控。其中，5 口停產(chǎn)井排氣閥故障以及9 臺安全閥控制柜故障的風(fēng)險較高，需要加強巡檢，并盡快采取措施，恢復(fù)井下安全控制系統(tǒng)完好。

隨著埕島油田油藏壓力的逐步恢復(fù)以及古生界、潛山區(qū)塊的開發(fā)，生產(chǎn)井控的風(fēng)險逐步變大，目前井下安全控制系統(tǒng)存在的問題需要盡快解決，繼續(xù)開展設(shè)備技術(shù)改進研究，提高井控設(shè)備穩(wěn)定性，降低維護頻次與費用，保證生產(chǎn)井控設(shè)備設(shè)施完好率達到100%。

筆者建議：

一是井下安全閥。對于油井可加強巡檢，及時補充系統(tǒng)壓力，保證油井正常生產(chǎn)；對于水井，可優(yōu)先考慮安排水井檢修。對廠家提出設(shè)備修復(fù)率的要求，以降低作業(yè)成本。

二是排氣閥。建議對具有自噴自溢能力的5 口停產(chǎn)井進行封井，根本解決潛在的井控風(fēng)險；實施封井前，要對高風(fēng)險油井加裝雙套管閥門，每周進行巡護，并根據(jù)壓力情況組織油輪進行放壓。

三是安全閥控制柜。9 臺故障的安全閥控制柜建議立即進行更換。安全閥控制柜內(nèi)部管路密集、復(fù)雜，對檢修人員要求較高，進口配件進貨周期長，建議引進專業(yè)安全閥控制柜維修隊伍，定期組織安全閥控制柜的檢修、維護；另外，組織人員到安全閥控制柜生產(chǎn)工廠進行學(xué)習(xí)，培養(yǎng)內(nèi)部檢修隊伍。

四是井口安全閥未投用。綜合對比國外各公司井口安全閥的質(zhì)量、安全、價格等條件，選擇適合勝利淺海的產(chǎn)品，開展進口安全閥與采油樹配套試驗，加快辦理采購手續(xù)，盡快應(yīng)用于海上油井。注水井相比油井來說，總數(shù)較少、檢修頻率較高，可嘗試應(yīng)用國產(chǎn)高質(zhì)量的井口安全閥，保證井控安全的同時降低成本。

五是根據(jù)《中國石化海（水）上石油重大安全風(fēng)險作業(yè)管理規(guī)定》要求，定期開展井下安全控制系統(tǒng)試驗，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的問題，并積極整改。

六是完善、宣貫生產(chǎn)井控應(yīng)急預(yù)案、海上溢油應(yīng)急預(yù)案，并每年組織海上實戰(zhàn)演習(xí)，能夠做到迅速調(diào)配壓井船、布置圍油欄、處置失控現(xiàn)場。（本文作者單位系中國石化勝利油田海洋采油廠）