井下安全阀,是一种安装在油管上,关闭时用来切断井下油管流体通道的装置。分为地面控制井下安全阀及井下控制井下安全阀两种。
今天我们来学习关于井下安全阀使用试验程序、验收准则的内容。
1、地面控制井下安全阀试验
1.1 安装在井内后,控制系统在流量最小或无流体的情况下关闭地面控制井下安全阀。可通过压力恢复或流入试验确认地面控制井下安全阀关闭性能。
1.2 生产过程中每 6 个月按 1.3 进行一次开关试验和参照 3 进行泄漏检查,试验周期最长不超过 12 个月。
1.3 地面控制井下安全阀生产过程中开关灵活试验步骤如下。
a)正常关闭井下安全阀:先将地面采油树关井,待井口油压稳定后,地面控制系统泄压,关闭井下安全阀。
b)正常开启井下安全阀:确认井下安全阀阀板上下是否存在压差,如果不存在压差,可通过控制系统直接加压开启井下安全阀,如存在压差,应恢复阀板上下压力平衡后再开启井下安全阀。
注 1:自平衡式安全阀恢复压力平衡方式,控制系统加压至供应商/制造商推荐安全附加压力,流动管下移开启自平衡机构,阀板上下压力通过自平衡机构缓慢实现压力平衡。
注 2:非自平衡式安全阀恢复压力平衡方式,通过井口对油管内加压实现平衡,加压压力等于或略大于阀板以下压力。
注 3:井下安全阀开启压力等于关井稳定油压、安全阀地面空载开启压力、供应商/制造商推荐安全附加压力之和。
2、井下控制井下安全阀和注入型安全阀试验
2.1 现场试验
使用供应商/制造商操作手册中规定的方法关闭井下安全阀。联系供应商/制造商确认井下控制井下安全阀是否适合进行现场试验。如果阀门不能进行现场试验,按 2.2 的规定进行。
通过在井口或其附件进行关井操作隔离油井和生产管线。
将井口剩余压力泄放至最低实际压力,然后在翼阀或生产管线阀处关井。如有可能,泄放管汇压力至井口压力或以下压力,观察生产管线和井口的压力变化,以判断地面阀是否存在故障。在继续试验之前,应修复通过翼阀或生产管线阀的任何可测量泄漏。
参照 3 对井下控制井下安全阀和注入型安全阀进行现场试验,最长每 6 个月进行一次试验,除非法规、设备状况和/或形成文件的历史证据表明其他不超过 12 个月的试验周期也适用。泄漏率超过 3 的规定值视为试验不合格。
2.2 不能进行现场试验的检查
不能进行现场试验的井下控制井下安全阀和注入型安全阀应按照供应商/制造商的建议,以不超过 12 个月的时间间隔进行回收、检查、试验并设为当前井况。为及早检测运行磨损或结垢,可能需根据现场经验增加检查频次。闭合机构压力试验的试验压力应为 1.38MPa±0.07MPa。液压试验的渗漏率超过 3.3.6 的规定值视为试验不合格。
重新安装的井下控制井下安全阀和注入型安全阀应符合要求。
2.3 非流动试验
对于安装在注入井中的注入型安全阀,当井不生产时,应在不超过 12 个月的时间间隔内对井的非流动状态进行开关验证和记录。
3、井下安全阀试验
3.1 总则
本文提供了井下安全阀现场泄漏试验的程序。用户/买方应按照规定记录和保存每次试验的结果。
当直接测量不可行时,本附录提供了运用压力恢复法来推算封闭腔体内泄漏率的方法。只有试验结果可验证和可重复,试验结果符合规定要求和书面程序时,才可使用此类替代方法间接进行泄漏率测算。
3.2 地面控制井下安全阀试验程序
3.2.1 记录控制压力。
3.2.2 将控制系统与井隔离以便试验。
3.2.3 关闭井口。
3.2.4 稳压至少 5min 或地面控制井下安全阀闭合机构中建立稳定的液体压力所需的时间。记录关闭的油管内压力。
3.2.5 将控制管线压力源与地面控制井下安全阀控制管线隔离。观察控制管线压力的升高或降低。如观察到控制管线压力发生变化,则查找原因、记录并采取必要的纠正措施。
3.2.6 试验期间,采油树生产阀门、采油树阀或管汇上阀门的任何泄漏都应进行泄漏位置确定、试验和标识。释放施加的控制管线压力,关闭地面控制井下安全阀。关闭控制管线系统,观察压力是否上升,检查地面控制井下安全阀系统是否存在故障。如观察到控制管线压力发生变化,应查找原因并记录压力变化情况,采取必要的处理措施。
3.2.7 将井下安全阀上方油管内压力泄至最低,然后通过关闭采油树生产阀门、采油树阀或管汇上的阀关井。记录由此产生的油管压力和阀腔下游压力。如有可能,泄去生产管线压力至油管压力或低于油管压力,观察生产管线和油管的压力变化。
3.2.8 进行泄漏试验,记录试验结果。如未关闭地面控制井下安全阀,或气体泄漏率超过 0.43m³/min,或液体泄漏率超过 400cm³/min,应保持关井状态,直到采取以下纠正措施之一:
a)修复、维修或更换井下安全阀,以符合验收标准;
b)形成书面的后续作业风险评估,并得到批准。
注:继续作业可能需要管理部门再次批准。
对于气井,不能直接测量井下安全阀下部压力,可运用公式(1),通过压力恢复法来计算泄漏率。
q=2.84×10³(P/Z-Pi/Zi)(1/t)(V/T)……………………(1)
式中:
q——泄漏率,单位为立方米每分(m³/min);
Pi——试验开始时的初始压力,单位为兆帕(MPa);
P——试验开始后规定时间测得的压力,单位为兆帕(MPa);
Zi——初始压缩系数;
Z——规定时间的压缩系数;
t——达到目标压力后稳压时间,单位为分钟(min);
V——井下安全阀上方油管柱中的气体体积,单位为立方米(m³);
T——井下安全阀的绝对温度,单位为开尔文(K)。
对油井,压力增量取决于静态液位和含气量。如果液位高于井下安全阀,且油管管柱至主阀内没有游离气体,应采用公式(2)、公式(3),通过单相液体方法计算泄漏率。
V=Vi[(P-Pi)/MB)]+Vi……………………(2)
q=(V-Vi)/t……………………(3)
式中:
q——泄漏率,单位为立方厘米每分(cm³/min);
Vi——开始试验前,井下安全阀上方油管柱中的液体体积,单位为立方厘米(cm³);
V——在规定时间内,地面控制井下安全阀上方油管柱内的液体体积,单位为立方厘米(cm³);
Pi——试验开始时的初始压力,单位为兆帕(MPa);
P——试验开始后规定时间测得的压力,单位为兆帕(MPa);
Mb——地面控制井下安全阀上方油管柱内的液体体积模量,单位为兆帕(MPa);
t——试验时长,单位为分钟(min)。
注 1:上述单相液体法公式代表了一种基于井口压力变化估算泄漏率的简化方法。相关误差取决于多个因素,包括压力表/传感器精度以及其他输入参数。
注 2:如果油管管柱内有游离气体(即如果油管柱任一点的油压均低于泡点压力),则宜考虑其他因素,比如油管柱内的气体膨胀以及潜在的气体冷却效应,这些因素会引起压力急速下降。
3.3 井下控制井下安全阀和注入型安全阀试验程序
3.3.1 按操作手册规定的方法关闭井下安全阀。如果阀门不能进行现场试验,见 1.2。
3.3.2 在井口或附近关井,将井和生产管线隔离。
3.3.3 将井下安全阀上方油管内压力泄放至最低,然后通过关闭采油树生产阀门、采油树阀或管汇上的阀门关井。如可能,泄去生产管线压力至油管压力或低于油管压力,观察生产管线和油管的压力变化,以确定地面阀是否发生故障。任何采油树阀或管汇上的阀门有泄漏都应先维修,再进行试验。
3.3.4 进行泄漏试验,记录试验结果。对于气井,应运用公式(3.1),通过压差来计算泄漏率。
3.3.5 对油井,压力增量取决于静态液位和含气量。如果液位低于井下安全阀,可运用气井公式来计算泄漏率。如果液位高于井下安全阀,则应采用单相液体方法计算泄漏率。
3.3.6 如未关闭地面控制井下安全阀,或气体泄漏率超过 0.43m³/min,或液体泄漏率超过 400cm³/min,应保持关井状态,直到采取以下纠正措施之一:
a)修复、维修或更换井下安全阀,以符合验收标准;
b)形成书面的后续作业风险评估,并得到批准。
注:继续作业可能需要管理部门再次批准。