我國氣田井口一般設立于比較偏遠的地區, 因此存在著交通不便利、維護困難等相關問題。為了確保開發井可以順利完成生產作業, 一般需要在井口位置安裝緊急切斷閥, 從而對可能出現的管線泄露等問題進行有效的制止, 降低風險事故帶來的損失。

1 我國氣田現狀

當前國內的氣田大多位于偏遠地區, 區域地理環境比較惡劣且多為土壤貧瘠地區, 整體地勢特征呈現為西北方向較高, 而東南處地勢較低, 海拔較高, 當地居民十分稀少。受到該地區特殊的地理環境影響, 工程內的井位呈現為分散式設置, 通井路地表濕陷, 容易受到極端天氣的影響而阻礙正常通行。另外, 因為工作人員值崗的集氣站和井口之間有著較長一段的距離, 因此維護工作很難有效的進行。為了改善這一狀況, 人們開始在井口使用切斷閥, 以此保證氣田作業的安全、方便和快捷。

2 井口緊急切斷閥概述

2.1 緊急切斷閥介紹

對于天然氣井口而言, 緊急切斷閥可以起到有效的安全保護作用。一旦井口壓力高于設定值, 則閥門就會立即關閉, 避免相關設備由于承載壓力過大而遭受嚴重的破壞。如果井口壓力沒有達到設定值, 則很有可能是由于設備已經遭受到破壞而停止運行, 此時閥門同樣會關閉, 保護天然氣不被泄露出去。井口緊急切斷閥最重要的組成部分就是閥門和相應的配套設施, 現階段, 在氣田中比較常用的為自力式切斷閥, 根據驅動源的不同可以分為以下幾種, 包括:液壓蓄能式、彈簧式等。

2.2 緊急切斷閥類型

2.2.1 液壓蓄能式緊急切斷閥

2.2.1. 1 基本構成

該類型的切斷閥一般包括以下幾個組成部分, 分別為:執行機構、反向閘閥、液壓泵等。在實際應用過程中, 一般會通過壓力先導閥來了解管道內的壓力大小, 如果發現壓力值高于或者沒有達到設定值, 就會開始運作。

2.2.1. 2 優缺點

液壓蓄能式切斷閥具有很多顯著的優點, 如具有良好的可靠性, 易于操作等。該切斷閥因為其科學的設計和合理的選材, 使得其各個組成部件的強度、靈活性都可以達到較高的標準, 且具有較長的使用期限。同時該切斷閥采取模塊化的設計方式, 易于進行閥門替換和后期維護。其閥桿處經過系統化的測量, 有效的保障了在出現故障問題后可以進行順利的操作。無論出現何種情況, 切斷閥都會執行緊急關斷。但是該切斷閥目前還無法達到API6FA/607的相關標準和要求, 還需要進行更加深入的研發。

2.2.2 彈簧蓄能式緊急切斷閥

2.2.2. 1 基本情況分析

該切斷閥屬于安全阻攔裝置, 其關閉動力主要來源于在進行上一次人工操作時所積累的力量, 所以在安裝和應用時不需要借助電源和其他能量的支持。一旦管線壓力發生異常, 切斷閥會馬上進行截斷, 執行完該操作后就無法實現自動復位。必須將管線中出現的故障問題全部排除后, 控制開關會收到管線恢復的指示, 這時可以利用人工操作將切斷閥開啟。切斷閥的開關處一般會設置有兩個彈簧組和傳感器, 以便于可以按照壓力信號的指示對切斷閥進行有效的控制。當其中一側的壓力信號高于規定值, 則切斷閥就會立即啟動。

2.2.2. 2 優缺點

彈簧式切斷閥在我國的應用范圍也比較廣泛, 其自身價格比較低廉, 而且在進行后期維護時的任務量很少, 可以在一定程度上降低維護成本。但是該切斷閥也存在著一定的缺點, 就是無法達到API 6A的相關標準。

3 緊急切斷閥在氣田中的實際應用

3.1 閥門選型

在對切斷閥的閥門進行選取時, 一般會應用反向閘閥, 且其兩側可以達到雙向密封效果, 閥腔內能夠按照實際情況完成自動泄壓, 同時設立相應的排污口, 在閥門關閉的狀態下可以順利的進行排污。

在實際運行時, 在閥桿開始上升時, 閥門會馬上進行關閉;相反如果閥桿下降, 則閥門就會開啟, 從而實現對井口介質的有效排除, 同一般閘閥而言, 其使用期限可以得到有效的提升。正常情況下, 常規閘閥在進行關閉時, 其閥桿會不斷下降, 井口雜質很容易阻隔在閥板與閥體當中, 容易引發泄漏問題。而反向閘板閥在該處設置了具有一定容納性的腔體, 從而有效的避免出現雜質卡住的問題。另外, 該閥門還設置了安全關斷等一系列功能, 也就是可以將介質壓力轉移到閥板上, 促使閥板上升, 此時閥門就會進行關閉。

針對閥門的密封結構進行分析, 其主要通過軟性、硬性和油脂等三種密封方式聯合進行, 具有良好的可靠性。另外, 其表層經過硬質合金的有效處理, 可以成功的抵抗各種介質的侵蝕。

3.2 執行機構

一般在壓力出現異常時, 執行機構就會開始運作, 閥門會在短時間內進行截斷, 從而有效的避免管線內出現安全事故。執行機構的功能主要包括:超壓、欠壓的有效保護, 手動復位等。為了在氣田管理中發揮出更大的效用, 執行機構還可以進行遠程控制。執行機構一般屬于單項操作型, 在進行關閉操作時需要依靠彈簧復位來實現具體的工作內容。在遇到惡劣作業環境時, 需要立即將閥門關閉, 從而起到安全保護的作用。另外, 在執行機構中遠程控制和保護功能不會出現彼此干擾, 且保持良好的獨立性。

按照切斷閥的蓄能方式進行區分, 可以將其執行機構分為以下幾種:液壓、電液、彈簧蓄能式等。

4 結束語

隨著人們對于天然氣資源的需求量增大, 氣田管理區域的不斷增多, 對氣田實行數字化管理建設成為當前的主要發展趨勢, 而且在新的安全生產法和環境保護法的實行條件下, 對于緊急切斷閥的要求也越來越高。所以不斷加強對緊急安全氣閥的應用與完善, 利用集氣站站控系統、氣田生產數字化管理平臺對氣井實施生產動態分析和遠程開關井操作, 解決緊急狀態下關井和大規模關井的問題, 為建設數字化現代大氣田奠定堅實的技術基礎。