井下安全阀系统操作安全阀测试控制安全阀和井下注入安全阀的尺寸故障报告.docx

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井下安全阀系统操作安全阀测试控制安全阀和井下注入安全阀的尺寸故障报告

附录A

（资料性）

使用

A.1总则

以下有关操作的推荐作法旨在作为指南。

它不包括所有产品，只涉及大部分在用的常用产品。

本附录提供的信息也适用于其他系统。

特定阀的安装和操作要求应在该产品的操作手册中加以规定。

地面控制阀上使用的元件通常都是关闭的。

这种安全模式要求阀通过信号才能打开。

失去信号会导致地面控制井下安全阀关闭。

阀的信号源来自控制系统。

它是整个地面控制井下安全阀系统中的一个部件，并由安全装置紧急关闭系统控制。

如果发生紧急关闭情况，井下安全阀才能关闭。

应避免井下安全阀在完全流通的情况下关闭。

因此应在紧急关闭系统上装一个延迟机构，这样就可以使地面安全阀或水下安全阀系统在地面控制井下安全阀前关闭。

当采油（气）设备恢复正常工作时，阀门开启的顺序应相反。

应仔细分析这个延迟机构，以确保不会因为它的存在使得系统更容易失效。

A.2操作和测试

在安全防护系统启动之前，它失效可能不会被发现，所以在规定周期内检查仪表和地面控制系统是非常重要的。

控制系统的作用是使所有可动部件活动自如和功能正常，并且能及早发现故障。

另外，应经常对所有测量仪器和其他显示控制器进行检查。

推荐所有安全防护系统每六个月测试一次，除非地方法规，状态和（或）形成文件的历史资料显示有不同的测试周期。

以下作业期间，应进行检查和测试：

a）通过操作越过控制开关，正常作业。

隔断阀在正常操作中不应动作；

b）预定的关闭期间。

通过启动一个单独的隔断阀将系统关闭，对整个系统进行测试；

c）由于其它原因引起的非预期关闭。

重新打开井下安全阀时，无论井下安全阀是否具有平衡机构，都建议使关闭机构上方和下方的压力相等。

A.3推荐和要求的文件

应可获得以下文件：

a）所有系统文件，包括报警和关闭图、回路图表等；

b）全面的、最新的试验程序；

c）所有设备应正确或清楚地进行识别（贴标签或标志）；

d）涉及到试验中的所有人员应具有资质，并熟悉测试程序。

应保留所有跳闸和测试结果（如果要求，应包括错误跳闸和跳闸故障）。

上述所有的检查应涉及整个紧急停车系统，包括启动设备、逻辑单位和隔离阀。

A.4紧急停车系统测试的评审和职责

应对安全防护系统的测试程序进行评审，以评估试验结果和系统的稳定性。

应由与工程、操作、维护和安全有关的人员进行评审。

负责测试安全防护系统组件的人员应在试验记录上签字，以表明所有关闭传感器和设备是符合检查要求的，测试后恢复工作，取消超控。

A.5关闭系统的重要信息

得到防护的系统或设备在作业时，安全防护系统的关闭传感器或设备不应处于封堵位置或旁路位置，除非对关闭传感器或设备所在装置的每个单元都进行全工作日防护。

附录B

（资料性）

井下安全阀测试

B.1概述

本附录包括开展井下安全阀现场泄漏测试的程序要求。

用户/买方应按照8.4.1的规定记录和保存每次测试的结果。

当直接测量不可行时，本附录提供了利用捕获阀腔内的压力上升来推断泄漏率的测试方法。

测试结果符合规定要求和书面程序时，才可以使用其他方法来计算此类间接泄漏测量，只要其可验证且可复验即可。

B.2地面控制井下安全阀试验程序

B.2.1记录控制压力。

B.2.2将控制系统与井隔离以便试验。

B.2.3在井口将井关闭。

B.2.4等待至少5min或在地面控制井下安全阀关闭机构中建立稳定液相所需的时间。

记录关井油压。

B.2.5隔离控制管线压力源与地面控制井下安全阀控制管线。

观察控制管线压力的增高或降低。

如观察到控制管线压力发生变化，则进行调查、记录并采取必要的纠正措施。

B.2.6测试期间，应对从采油树生产阀门、采油树阀或管汇流程上的阀门的任何泄漏进行定位、识别、测试和判断。

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，以指示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，应调查并记录压力变化情况，采取必要的处理措施。

B.2.7将井下安全阀上方油管内压力泄放至最低实际压力，然后在采油树生产阀门、采油树阀或管汇流程上的阀门处关井。

记录由此产生的油压和下游阀腔压力。

如有可能，泄放流动管道管汇压力至油压或以下压力，观察流动管道和油管的压力变化。

B.2.8泄漏测试

执行泄漏测试，记录结果。

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，仍应保持关井状态，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）就持续作业完成经批准的书面风险评估。

注1：

持续作业可能需要额外的监管批准。

B.2.8.1对于无法直接测量且气压低于井下安全阀的井，可以通过以下公式根据压力上升计算流量。

…………………………………（B.1）

式中：

q——泄漏率，m3/min；

Pi——测试开始时的初始压力，MPa；

P——在特定间隔开始测试后的压力，MPa；

Zi——最初压缩系数；

Z——特定间隔的压缩系数；

t——达到目标压力的压力上升时间，min；

V——井下安全阀上方油管柱中的气体体积，m3。

气体体积取决于关闭装置上方的液位；

T——井下安全阀的绝对温度，°C+273。

B.2.8.2对于有液体通过井下安全阀的井，压力上升取决于静态液位和油中的气体量。

如果液位高于井下安全阀，且主阀管柱内没有游离气体，则应采用单相液体方法计算泄漏率，如下所示。

……………………………………（B.2）

……………………………………………（B.3）

式中：

q——泄漏率，cm3/min；

Vi——开始测试前，井下安全阀上方油管柱中的液体体积，cm3；

V——在特定的时间间隔内，地面控制井下安全阀上方油管柱内的液体体积，cm3；

Pi——测试开始时的初始压力，MPa；

P——在特定间隔开始测试后的压力，MPa；

Mb——地面控制井下安全阀上方油管柱内的液体体积模量，MPa；

t——按特定间隔开始的测试时长，min。

注2：

上述单相公式代表了一种基于井口压力响应估算泄漏率的简单方法。

相关误差度取决于多个因素，包括压力表/传感器精度以及其他输入参数。

注3：

如果油管柱内没有游离气体（即如果油管柱任一点的油压均低于泡点压力），则需考虑其他因素，比如油管柱内的气体膨胀以及潜在的气体冷却效应，这些因素会影响压力同时降低。

B.3井下控制井下安全阀和井下注入安全阀试验程序

B.3.1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。

如果阀门不能进行现场测试，参见6.3.2。

B.3.2通过在井口或其附件进行关井操作隔离油井和流动管道。

B.3.3将井口剩余压力泄放至最低实际压力，然后在采油树阀或管汇流程上的阀门处关井。

如有可能，泄放管汇压力至井口压力或以下压力，观察流动管道和井口的压力变化，以指示地面阀是否存在故障。

在继续测试之前，应修复通过采油树阀或管汇流程上的阀门的任何可测量泄漏。

B.3.4执行泄漏测试，记录结果。

对于气压低于井下安全阀压力的油井，应通过B.2.8.1中的公式根据压力上升计算流量。

B.3.5对于井下安全阀有液体的油井，压力上升取决于静态液位和油中的气体量。

如果液位低于井下安全阀，可以采用气井公式（见B.2.8.1）。

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（见B.2.8.2）。

B.3.6如未关闭井下安全阀，或气体泄漏率超过0.43m3/min，或液体泄漏率超过400cm3/min，仍应保持关井状态，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）就持续作业完成经批准的书面风险评估。

注4：

持续作业可能需要额外的监管批准。

附录C

（资料性）

井下控制安全阀和井下注入安全阀的尺寸

C.1概述

本附录描述了井下控制井下安全阀和井下注入安全阀的尺寸推荐作法。

它不包括所有产品，只涉及大部分在用的常用产品。

通常有两种井下控制井下安全阀设计（速度型或管压型）：

a）速度型井下控制井下安全阀的设计原理是高速井内流出物引起阀内节流油嘴两端产生压差，从而使井下控制井下安全阀关闭；

b）管压型井下控制井下安全阀的设计原理是当油管压力降到预设压力水平以下时关闭。

流量感应型井下安全阀的另一种形式为井下注入安全阀（常闭型）；

c）注入井中使用的注入型井下注入安全阀与速度型相似，但设计为在发生通过井下注入安全阀的注入流时打开。

通常，将它们设计为在不注入的情况下关闭。

建议就所提供设备的具体设计和设置咨询井下控制井下安全阀和井下注入安全阀供应商/制造商。

由于不断变化的流动条件，具有可能不稳定生产流（缓涌）的井通常不是井下控制井下安全阀的最佳候选完井方案。

C.2速度型井下控制井下安全阀

以下是推荐的确定速度型井下控制井下安全阀尺寸一般程序：

a）取一个有代表性的试油产量，见表C.1；

b）在步骤a）确定的生产情况下，计算或测量井底液体压力。

计算时，应取适当的垂直流相关因子；若井下控制井下安全阀在试验期间已安装好，计算时应将节流孔两端的压力降考虑进去以准确确定井底液体压力；

c）由步骤a）和步骤b）获得的数据计算井的流入动态。

两次或多次的速率测试可以更准确的计算出井流入动态。

确定井流入动态后，就可以计算出其它产量的井底流体压力；

d）对于特定类型、型号和尺寸的井下控制井下安全阀，选择节流孔（嘴）尺寸或要求的压差。

节流孔内径应足够小以产生足够大的压力差来关闭井下控制井下安全阀。

此外，应选择能够最大程度减少对油管的冲蚀/侵蚀的节流孔内径和材料。

制造商推荐的压差范围应与速度型井下控制井下安全阀的每一种尺寸和型式相对应。

孔口通常连接到流量管，以控制井下控制井下安全阀位置（打开或关闭）。

应注意当节流孔直径超过流体管线直径80%时，计算出的压降值也不可靠。

对于气井来说，计算出的通过节流孔的流量不应超过临界流量。

为了使节流孔计算值可靠，节流孔两端的压降一般不应超过井下控制井下安全阀本身的压力值的15％。

对于井下控制井下安全阀的孔板流量系数和压降关联式以及节流孔应从供应商/制造商出获得；

e）选择一个关闭率。

闭合率应不大于试井产量的150%，同时不小于110%。

对于产量小于63.6m3/day（400桶/天〔BFPD〕）的油井，可以将井下控制井下安全阀设计成闭合率不大于31.8m3/day（200桶/天〔BFPD〕）以上的试井率。

为了避免防碍阀关闭和节流，闭合率应大于试井产量；

f）计算下列值：

1）井底流体压力（用步骤c）中获得的井流入动态来计算该值；

2）井下控制井下安全阀下的压力（取适当的垂直流相关系数）；

3）压力降或节流孔尺寸（取适当的孔板流量系数）；

4）流体管道井口压力。

在该关闭率流体条件下，地面管道压力应大于345kPa。

如果计算出的地面管道压力小于345kPa，选取一个较小的关闭率，重新计算。

g）计算井下控制井下安全阀关闭力。

适当时，制造商应提供资料，以获得所需的弹簧压紧效果通常通过使用弹簧垫片。

应选择具有特定弹簧刚度系数的弹簧。

对其施加压力后，它将使阀在该井试井产量下保持开启状态，而在计算出的关闭率下关闭井。

确保步骤d）、e）、f）的要求都得到满足。

若不满足，重复步骤d），并选择一个不同的节流孔尺寸或压降。

C.3管压型井下控制井下安全阀

C.3.1总则

由于管道压力减少而启动的井下控制井下安全阀可以应用于自喷油气井以及连续气举油井。

管压型井下控制井下安全阀不适用于非连续气举油井。

和速度型井下安全阀相同，为准确地确定管压型井下控制井下安全阀的尺寸，应先了解试井产量和闭合率等情况。

一些井可能需要测量压力以确定井下控制井下安全阀更精确的流体压力。

可通过下面推荐的程序来确定管压型井下控制井下安全阀的尺寸。

C.3.2自喷油气井

建议按照以下步骤来确定管压型井下控制井下安全阀的尺寸：

a）获得试井产量；

b）计算或测量井下控制井下安全阀处的流体压力和井底流体压力。

在计算时，取适当的垂直流相关因子；

c）确定井的流入动态。

具体计算方法按照C.2的c）条；

d）确定井下控制井下安全阀的流体温度。

为了准确地确定气体增压型井下控制井下安全阀的尺寸，需要先知道温度。

通常，假设从流体表面温度到井底静态温度是线性增加的；

e）选取一个关闭率。

闭合率应不大于试井产量的150%，同时不小于110%。

对于产量小于63.6m3/day（400桶/天〔BFPD〕）的油井，可以将井下控制井下安全阀设计成闭合率不大于31.8m3/day（200桶/天〔BFPD〕）以上的试井率。

为了避免妨碍阀的关闭和节流，闭合率应大于试井产量；

f）计算以下闭合率条件：

1）井底流体压力（用步骤c）中获得的井流入动态来计算该值；

2）井下控制井下安全阀下的压力（取适当的垂直流相关因子）；

3）流体管道井口压力。

在该关闭率流体条件下，地面管道压力应大于345kPa。

如果计算出的地面管道压力小于345kPa，选取一个较小的关闭率，重新计算。

g）设定管压型井下控制井下安全阀在该关闭率情况下关闭。

为避免阀非预期的关闭，关闭压力至少应为345kPa，小于阀所处位置的流体压力。

C.3.3气举油井

建议按照以下步骤来确定管压型井下控制井下安全阀的尺寸：

a）得到一个气举采油工况下的试井产量。

确定注气量和注气深度。

也获得一个没有注气的试井产量。

表E.1显示了所需要的数据；

b）根据E.3.2的a）得到的两个试井产量，确定井下控制井下安全阀的压力。

在计算压力时，取适当的垂直流相关因子。

如果在没有注气工况下井下控制井下安全阀的压力在345kPa以内或大于气举工况下的压力，那么井下控制井下安全阀安装的位置太深了或不适合使用。

通常要求井下控制井下安全阀应置于小于305m的较浅的位置；

c）确定管压型井下控制井下安全阀的尺寸，使其在井底流体压力低于试井产量下的压力，和井下控制井下安全阀的压力高于未注气（自喷）采油产量下的压力下即关闭。

关闭压力应至少345kPa，小于阀正常的操作压力，以避免妨碍阀关闭。

对于气体增压型阀，也需要如自喷油气井C.3.2步骤d）中所述，对温度值进行调整。

C.4井下注入安全阀

建议按照以下步骤来确定井下注入安全阀的尺寸：

a）获得代表性的注入流速。

见表格C.1；

b）计算或测量步骤a）注入条件的上游压力。

在计算中应使用合适的垂直流相关性。

如果在测试期间安装了井下注入安全阀，则应计算孔口的压降以确定合适的上游压力；

c）对于特定类型、型号和尺寸的井下注入安全阀，选择节流孔尺寸或要求的压差。

节流孔内径应足够小以产生足够大的压力差来打开井下注入安全阀。

此外，应选择能够最大程度减少对油管的冲蚀/侵蚀的节流孔内径和材料。

对于每一种尺寸和型号的井下注入安全阀，应遵循供应商/制造商推荐的压差范围。

孔口通常连接到流量管，以控制井下注入安全阀位置（打开或关闭）。

应注意当节流孔直径超过流体管线直径80%时，计算出的压降值不可靠。

对于井下注入安全阀孔板流量系数和压降关联式以及节流孔应从制造商处获得。

表C.1井下控制井下安全阀尺寸数据表示例

公司　　日期　　

位置　　矿区和井　　

C.1井数据油井

油产量（气举/自喷）m3OPD（BOPD）

出水量m3WPD（BWPD）

气油比m3/m3（cf/bbl）

分离器压力MPag（psig）

自喷井井口压力MPag（psig）

原油比重API

饱和压力MPag（psig）

注气量（仅气举）Mm3/d（MMCF/D）

注气深度（仅气举）m（ft）

C.2井数据气井

气产量Mm3/d（Bcf/d）

气体凝析率m3/Mm3（bbl/Bcf）

水/气比m3/Mm3（bbl/Bcf）

自喷井井口压力MPag（psig）

凝析液比重API

“n”背压平衡系数

C.3完井和储层资料

产区深度（TVD）m（ft）

井下安全阀深度（TVD）m（ft）

油管直径cm（in）

井底静态压力MPa（psi）

井底流动压力MPa（psi）

井下安全阀处/下方的压力MPa（psi）

井底静态温度℃（℉）

流体井口温度℃（℉）

C.4标准假设（油/气）

分离器气体比重（0.7/0.6w/Air=1.0）

水比重（1.07/1.05）

管柱的绝对光洁度（0.0018/0.0006）

节流孔排出口系数（0.85/0.90）

标准压力0.101325/0.101325（14.696/14.696）MPa（psi）

标准温度15.6/15.6（60/60）℃（℉）

C.5定向井数据

MD，，，，，，，m（ft）

TVD，，，，，，，m（ft）

C.6现有的井下安全阀数据（如适用）

节流孔尺寸mm（in）

阀代码或流管内径

C.7尺寸数据

阀代码或阀类型（mfr.&规格）

节流孔尺寸

（1）cm（in），

（2）cm（in），（3）cm（in）

或

压力差

（1）MPa（psi），

（2）MPa（psi），（3）MPa（psi）

计算出的关闭率与测出的产量之比：

（1）

（2）（3）（4）（5）

附录D

（规范性）

故障报告

D.1故障报告

按GB/T28259要求，井下安全阀设备的操作者应向供应商/制造商提供一份设备故障报告。

故障报告应在发现和确定故障的30天内提交给设备供应商/制造商。

故障分析的调查报告应确定故障原因，调查结果应形成文件。

操作人员对故障设备进行故障分析的选项应如下：

a）操作者将故障设备撤离工作现场，还给供应商/制造商。

设备供应商/制造商和操作者一起进行故障分析；

b）操作者不直接从工作现场撤走故障设备。

可是，若操作者在运输/验收报告的5年内撤走设备，操作者应将设备还给制造商，由供应商/制造商进行故障分析；

c）操作者选择独立地进行故障分析。

如选择了故障分析这一选项，操作者应作为故障报告的一部分通知设备供应商/制造商。

若选项（C）被选择了，分析报告的复印件应在完成分析的45天内发给设备制造商，根据GB/T28259故障报告要求，制造商应做出答复。

D.2故障通知报告的最低要求信息

故障报告至少应包括以下信息：

I.识别

操作人员_____________________________________________________________

安装日期___________________________________________________

区域和/或地区___________________________________________________

矿区名称和井号___________________________________________

II.井下安全阀设备识别

井下安全阀

零件号________________________________________________________

设备制造商________________________________________________________

型号_______________________________________________________________

油管回收式

锁紧型面_________________________________________________________

密封筒_________________________________________________________

钢丝回收式____（地面控制井下安全阀型）____（井下控制井下安全阀型）_____（井下注入安全阀型）

井下安全阀锁紧芯轴__________________________________________________________

井下安全阀定位接头__________________________________________________

序列号________________________________________________________

工作压力_____________________________________________________

公称尺寸________________________________________________________

验证等级或服务级别_________________________________________

维护历史记录

III.井资料

试井产量_________________________________________________________

环境条件

含砂率_________________________________________________________

H2S_________________________________________________________________

CO2_________________________________________________________________

其他_______________________________________________________________

压力和温度

地面_____________________________________________________________

井底_________________________________________________________

井下安全阀坐放深度_________________________________________

井下安全阀安装日期________________________________________

设备工作时间______________________________________________

异常操作情况____________________________________________

IV.试验结果

由操作者完成和/或供应商/制造商执行

故障类型_________________________________________________________

泄漏率________________________________________________________

控制液________________________________________________________

操作资料（开启和关闭压力等）

V.故障描述

故障性质_____________________________________________________

观察到的可能导致故障的情况_______________________

___________________________________________________________________

____________________________________