新产品开发SC35 120A型井下安全阀的研制李常友 孙宝全 董社霞 张雪梅 李德忠(胜利油田有限公司采油工艺研究院)摘要 针对浅海油田开发和安全环保的要求,研制了SC35 120A型井下安全阀。
该型阀由控制总成、蝶阀总成及锁定总成等3部分组成,其打开压力13 3~15 4M Pa,关闭压力4 8~5 2 MPa,液压系统和阀板密封严密,能承受51 3~53 9MPa内压,安全控制可靠,各项指标均达到设计要求,并符合API Spec14A中1级阀标准。
该型阀已在胜利浅海油田的10余口油井中做了现场应用,除1口井内的安全阀因地质原因起出外,其余都在正常使用。
现场应用证明,SC35 120A型井下安全阀的各项性能指标均能满足浅海及海洋油田油井井控要求。
关键词 井下安全阀 安全控制 结构分析 研制引 言井下安全阀是一种安放于井筒内的连接于油管上设定位置的安全装置,其作用是在井口装置失控时防止井喷和环境污染。
该装置是世界各国海洋油田开发过程中必不可少的安全控制设施之一[1,2]。
针对浅海油田开发安全环保的需要,胜利油田采油工艺研究院于2001年设计了SC35 120A型井下安全阀,该安全阀采用蝶式阀板结构,克服了球阀转动时摩擦力大、可靠性差的缺点;解决了纯金属单一密封的不稳定性;采用独特的非金属 金属双密封机构,大大增加了阀板的工作可靠性。
现场试验证明,该型井下安全阀是一种性能优良,能满足浅海油田开发安全要求的井下安全控制装置。
技 术 讨 论1 结构原理SC35 120A型井下安全阀为油管连接、地面控制的非平衡式井下安全阀,由控制总成、蝶阀总成及锁定总成等3部分组成,见图1。
图1 SC35 120A井下安全阀结构示意图1 上接头;2,6,10,20 密封圈;3 传压套;4 锁套;5 锁簧;7 剪钉;8 活塞;9 连接管;11 过渡接头;12 中心管;13 弹簧;14 弹簧套;15 固定套;16 阀板座(带密封圈);17 销子;18 扭簧;19 阀板;21 下接头(1)控制总成 由传压套、过渡接头、活塞、密封圈及中心管组成。
其主要作用是顶开阀板并维持其开启状态。
(2)蝶阀总成 由弹簧、弹簧套、阀板、阀座销子、扭簧及工作套等组成。
其作用是靠弹簧力使活塞复位,带动中心管上行关闭流道。
(3)锁定总成 由锁套、锁簧、剪钉等组成。
其作用是当控制系统失灵时,用钢丝工具使锁套剪432005年 第33卷 第1期石 油 机 械CHINA PETROLEUM M ACHINERY中石化科研项目胜利浅海油田采油工艺配套技术!的部分研究成果。
断剪钉,强制推动活塞中心管下行顶开阀板,同时通过锁簧锁定中心管,使阀板处于开启状态。
2 技术特点(1)液压控制部分采用一新型液压密封组合机构,如图2所示。
这种密封组合的设计,使安全阀的液压控制系统能够长期、稳定地密封高压液体,确保安全阀控制系统的可靠性。
图2 液压密封组合示意图1 支撑铜环;2 聚四氟乙烯支撑环A;3 聚四氟乙烯支撑环B ;4 密封圈(2)蝶阀部分采用金属 非金属双重密封机构。
在阀座上加装密封圈,阀板闭合后,阀板与阀座金属密封面以及阀板与阀座密封圈形成的密封面同时闭合,使蝶阀从接触阀座到承受高压,始终能保持可靠的密封状态。
(3)采用便于后期补救且配套的永久性锁定结构,即使在安全阀蝶阀部分失效时,仍能不动管柱通过钢丝作业工具将安全阀永久锁定套打开和有效锁定,最后下入管内安全阀对油井进行安全控制,节省了动管柱费用。
(4)采用优化结构设计,活塞部分组合密封可在同一基准下精确加工,精度高,同轴度好,从而保证活塞运行平稳,灵活可靠。
室内试验及现场应用利用从美国BAKER 公司引进的井下安全阀功能检验台,对井下安全阀的开关灵活性、密封性和安全可靠性进行了全面试验。
试验结果见表1、表2和表3。
表1 井下安全阀全开、全关平均压力 M Pa试验条件全开压力全关压力空气中14 785 00清水中14 684 96最终检验14 704 88*最终检验:指井下安全阀经过各种试验后,在空气中的全开全关压力。
SC35 120A 型井下安全阀最高静压试验压力52 5MPa,稳压5min,无渗漏。
安全阀打开压力13 3~15 4MPa,关闭压力4 8~5 2M Pa,液压系统和阀板密封严密,能承受51 3~53 9M Pa 内压,安全控制可靠,各项指标均达到设计要求,并符合API Spec 14A 中1级阀标准。
表2 液压控制系统密封试验数据试验项目试验压力/M Pa观察时间/min泄漏情况液体密封3010无渗漏气体密封1 510无渗漏气体密封8 010无渗漏表3 蝶阀阀板密封性能试验数据试验项目试验压力/M Pa时间/min 泄漏量/(m 3∀min -1)液体密封3010无泄漏气体密封1 5100 06气体密封8 0100 05SC35 120A 型井下安全阀已在胜利浅海油田胜海古1井、胜海古2井、胜海801井等10余口油井进行现场应用,除1口井内的安全阀因地质原因起出外,其余都在正常使用。
结 束 语现场应用证明,SC35 120A 型井下安全阀的各项性能指标均能满足浅海及海洋油井井控要求,并获得中国石油天然气集团公司情报所检索文献资料及专业技术人员认可。
必须说明,目前国产不锈钢工件的螺纹加工难度较大,常发生粘扣现象;该安全阀主要工件加工精度要求高,废品率高,使加工成本过高。
改进措施:对不锈钢件螺纹做特殊处理(如镀铜),以消除粘扣现象。
参 考 文 献1 王增林 埕岛油田油水井安全控制系统 石油机械,2001,29(6):35~372 曹德国 油井安全控制技术在埕岛浅海油田的应用 中国海洋平台,2002,17(4):29~32作者简介:李常友,工程师,1996年毕业于石油大学(华东)采油工程专业,现从事浅海采油工艺技术研究工作。
地址:(257000)山东省东营市。
电话:(0546)8557794。
E-mail:licy@slof com 。
收稿日期:2004-05-31(本文编辑 王志权)44 石 油 机 械2005年 第33卷 第1期pow er distributional pla netary reducer is proposed.T he structure a nd opera t ing principle of the reducer is introduced, a nd its characteristics of power distribution are analyzed. Based on the down-hole working condition of t he PCP,t he opt imization of the structural parameters of the new reducer is carried out,aim ing to m inimize its size.Then its3-D mode ling,stress a nalysi s and virtual a ssembling are complet ed.And ultim ately the manufacturing and te st of the reducer a re implemented.T e st proves the design of this reducer feasi ble.K ey word s:dow n-hole drive,progressive cavity pump,planetary reducer,design,manufacturingZhang Youjun(1.H uazhong University o f Science and Technology,Wuhan;2.Jianghan Machinery Re search Institute,Jingzhou City,H ubei Province),Yang Ji ajun,Hu Qiangfa,et al.M ethod for detecting the perforat ing depth of hydraulic deep-penetrating operat ion.CPM, 2005,33(1):37~39With the w ide applica t ion of the hydraulic deep-pene trating perforating technology,the m ethod for detecting t he dow n-hole perforating depth is bec oming more and more important.The basic met hods for the perforating de pth are invest igated,inc luding the surface simulate d detecting method,dow n-hole hydraulic position sw itches met hod and dow n-hole electromagnetic detecting and rec ording method. T he operating principle of these thre e met hods is analyzed, a nd their a dvantages and disadvantages are pointed out.And it is indicated that these methods ca n be se lecte d to use ac cording to the re quirements of differe nt perforated zones.K ey words:hydraulic deep-penetrating,perforation, perforated depth detecting m eter,H a ll elementLiu Jinshi(College o f Physics Science and Technology, University o f Petroleum,Dongying City,S handong Prov ince).Design of t he flow-path inspecting instrument of idler pulleys and impellers of electric submersible pumps. CPM,2005,33(1):40~42T he circulating situation of the idler pulleys and im pellers of electric submersible pump(ESP)has great effect on the normal operat ion of the ESP.One or tw o flow-paths of idler pulleys and impellers of ESP are often jammed ow ing to the restraint of t he foundry technique.In order to inspect t he circulating situation of t he idle r pulleys a nd impellers,a flow -paths inspecting instrument is made on the basi s of the hy drodynamic principle.The design feature s,functions and application effect of the instrument are introduced in detail.And its cha racte ristics are c om mente d.Key words:electric submersible pump,idler pulley,im peller,flow-paths inspection,se nsorLi Changyou(Oil P roduction T echnolo gy R esearch In stitute,S hengli Oilf ield Company,Dongying City,Shan dong Province),Sun Baoquan,Dong She xia,et al.Develop ment of Model SC35-120A dow n-hole safety va lve.CPM,2005,33(1):43~44Model SC35-120A down-hole sa fety valve i s de vel ope d ac cording to the requirements of m a rine oilf ield develop ment and environm e ntal prote ction.The ne w valve is made up of controlling system,buttering valve a ssembly and lock ing syste m.Its opening pressure is13.3~15.4M Pa, closing pressure is4.8~5.2MPa.The hydraulic syste m and valve plate i s sealed w ell w it h an inte rnal pre ssure ca paci ty of51.3~53.9MPa.All its technic al indexes satisfy the re quirements of the design,and acc ord w ith t he standard of Gra de#valve stipulated in API Spec14A.The va lve has bee n used on more than10w ells in the offshore oil field in Shandong Province.And the result shows that it can meet the need of the w ell c ontrol in marine oilfield.Key word s:dow n-hole safety valve,safety control, struc tural analysis,developmentZhang Zhenhai(Oil P roduction Techno logy Research Institute,Shengli Oilf ield Company,Dongying City, Shandong P rov ince).Technical analysis of new tubing heat ing oil production system.CPM,2005,33(1):45~47 In the light of the diffic ulty in artificial lifting of w a xy oil w e ll,high pour-point oil w ell and viscous oil w ell,a new tubing heating system is developed.T he system makes use of the tubing string as heat sourc e body to transfer the electric energy into heat energy to heat the liquid in t he tubing.The operating principle and components of the tubing he at ing sys tem are introduc ed.And an analysis is made on the surface electric pow er supply,energy control a nd transfer unit,dow n -hole insulation and isolat ion assembly and dow n-hole heat circ uit,and t heir design feature,operating principle and per formance parameters a re introduc ed.The tubing he at system w a s used on more than200w e lls in Shengli Oilfield,Liaohe Oilfie ld,Daqing Oilfield and Xinjiang Oilfield,and good ef fec t has been achieved.Key words:oil production,tubing heating system,op erating principle,te chnical analysis3。
