姜 超，李雪野

（中國石油渤海石油裝備制造有限公司遼河熱采機(jī)械制造分公司，遼寧盤錦 124000）

0 引言

不同地區(qū)氣田在開展采氣工作時(shí)，都需要有效結(jié)合井口裝置平板閘閥的積極作用。根據(jù)相關(guān)調(diào)查和研究可以發(fā)現(xiàn)：受多種因素的影響，閘閥在運(yùn)用過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些故障問題，嚴(yán)重影響采氣工作的順利開展。由此可見，研究采氣井口裝置法蘭式平板閘閥泄漏原因具有積極的意義。

1 法蘭式平板閘閥使用及泄漏概況

1.1 采氣井口裝置法蘭式平板閘閥使用情況

在開展采氣井口裝置選擇工作時(shí)，需要綜合性考慮到氣井壓力、氣井產(chǎn)量、天然氣酸性等多方面內(nèi)容對(duì)其所產(chǎn)生的影響。根據(jù)相關(guān)調(diào)查研究可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段采氣井口裝置閘閥使用范圍較為廣泛的是KQ65-60、KQ65-70、KQ78-105 等規(guī)格。從閘閥功能角度進(jìn)行分析，主要是在井口裝置中發(fā)揮著連接和關(guān)斷氣流通道的作用。如果需要完成氣井開關(guān)控制工作，也可以利用閘閥優(yōu)勢(shì)完成相關(guān)操作。在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員通常會(huì)在閘閥內(nèi)部設(shè)置一個(gè)導(dǎo)流孔。閘閥設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、操作相對(duì)簡單，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到了KQ65-70、KQ78-105 等一些高壓井口裝置工作中。對(duì)西南油氣田川東某氣田進(jìn)行了綜合性研究，發(fā)現(xiàn)目前在該地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)了70 余套法蘭式平板閘閥。

1.2 法蘭式平板閘閥泄漏情況分析

結(jié)合相關(guān)市場調(diào)查和專家、學(xué)者的論著研究，法蘭式平板閘閥出現(xiàn)的泄漏主要分為內(nèi)漏和外漏兩種類型。出現(xiàn)內(nèi)漏問題時(shí)，井口閘閥處于全開狀態(tài)，唯有在關(guān)井時(shí)才可以發(fā)現(xiàn)。從這一角度分析，出現(xiàn)內(nèi)漏現(xiàn)象的概率相對(duì)較小。閥門外漏主要是指其在運(yùn)行過程中，其中的密封脂、天然氣或水因內(nèi)部熱量燃燒而出現(xiàn)了漏失到大氣的現(xiàn)象。綜合對(duì)外漏部位的調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，該現(xiàn)象主要集中在鋼圈、閥桿盤根等重要部位。例如，西南油氣田川東某氣田先后共出現(xiàn)了鋼圈泄漏30 余次、尾桿泄漏50 余次，情況較為嚴(yán)重。

1.3 法蘭式平板閘閥泄漏特點(diǎn)分析

綜合對(duì)各種泄漏事故的研究可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)法蘭式平板閘閥泄漏時(shí)主要表現(xiàn)有以下4 個(gè)特點(diǎn)。

（1）從泄漏閥門角度進(jìn)行分析，其集中化特征較為明顯。如果發(fā)現(xiàn)其中某處出現(xiàn)了泄漏，整個(gè)裝置上通道其他處閘閥也會(huì)相繼出現(xiàn)泄漏，從而產(chǎn)生一系列影響。

（2）當(dāng)發(fā)現(xiàn)泄漏問題之后，在經(jīng)過一段時(shí)間維修之后能夠確保泄漏閥門保持不漏狀態(tài)。但這種狀態(tài)持續(xù)時(shí)間較短，如果未長期對(duì)其進(jìn)行控制，將會(huì)在后期運(yùn)行過程中長期處于泄漏狀態(tài)中。

（3）不同批次井口裝置其泄漏部位、泄漏特點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)一定差異，但對(duì)于同一批次井口裝置，它們?cè)谛孤┎课缓托孤┨攸c(diǎn)方面并無明顯差異。

（4）當(dāng)出現(xiàn)法蘭式平板閘閥外漏現(xiàn)象時(shí)，經(jīng)常是以漏脂現(xiàn)象出現(xiàn)。如果工作人員未對(duì)其進(jìn)行及時(shí)控制，就會(huì)相繼出現(xiàn)漏液和漏氣現(xiàn)象。

2 法蘭式平板閘閥泄漏原因分析

2.1 外漏原因

從法蘭式平板閘閥的閥座密封構(gòu)成角度來看，其主要是由閘板、閥座浮動(dòng)、介質(zhì)壓力組合而成，同時(shí)借助到密封脂的作用，共同達(dá)到密封的目的。氣井閥門在長期運(yùn)行過程中會(huì)處于開啟狀態(tài)，如果在關(guān)閉時(shí)不能夠?qū)ζ溥M(jìn)行有效控制，保障閥座處于緊貼閘板的狀態(tài)，很有可能因?yàn)槊芊庵娜狈?dǎo)致出現(xiàn)泄漏問題。

2.2 內(nèi)漏原因

2.2.1 法蘭式平板閘閥閥蓋密封結(jié)構(gòu)及壓力影響

在構(gòu)建過程中，法蘭式平板閘閥閥蓋通常會(huì)借用單面密封墊環(huán)的方式完成閥蓋建造工作，這種墊環(huán)也被稱為“鋼圈”。在墊環(huán)運(yùn)用過程中，需要著重考慮壓力對(duì)其所產(chǎn)生的影響。單面密封墊環(huán)通常被應(yīng)用在壓力正常情況下，如果出現(xiàn)了壓力較低現(xiàn)象，則需要利用R 形鋼圈完成密封工作。從密封原理角度進(jìn)行分析，主要是利用到了螺栓、鋼圈、閥體和閥蓋等部位組合而成形成的一種力量。在運(yùn)用過程中，需要確保螺栓壓緊力得到有效發(fā)揮，使鋼圈和閥體、閥蓋之間形成一種較大的比壓，從而達(dá)到強(qiáng)制密封的目的。如果其工作環(huán)境壓力較大，那么法蘭密封墊則需要用BX 鋼圈、6BX 閥蘭的方式對(duì)其進(jìn)行有效連接。結(jié)合BX 鋼圈特點(diǎn)進(jìn)行分析，可以很明顯發(fā)現(xiàn)其徑向緊密封特征較為突出，呈現(xiàn)出一種八角形形態(tài)。金屬質(zhì)地環(huán)墊材料在整個(gè)工作中發(fā)揮了重要作用，如果能夠?qū)⑵浒惭b在法蘭面的梯形環(huán)槽內(nèi)部，當(dāng)螺栓處于擰緊狀態(tài)時(shí)，會(huì)受到縱向壓縮力的影響產(chǎn)生塑性變形問題。BX 鋼圈處于23°斜面狀態(tài)時(shí)是最為理想的密封比壓狀態(tài)，會(huì)形成一種較為明顯的環(huán)狀密封帶，完成最初密封工作。當(dāng)壓力處于逐漸上升態(tài)勢(shì)時(shí)，鋼圈中徑和法蘭溝槽中徑中會(huì)存在一定差值，該差值很容易受到介質(zhì)壓力的作用和影響，使得環(huán)墊出現(xiàn)一種徑向擴(kuò)張態(tài)勢(shì)。當(dāng)墊片和梯形槽出現(xiàn)緊貼狀態(tài)時(shí)，便可以產(chǎn)生自緊作用。此時(shí)，23°的BX 鋼圈便可以借助法蘭的作用，起到增壓墊圈的作用，從而達(dá)到密封目的。

結(jié)合西南油氣田川東某氣田研究可以發(fā)現(xiàn)：該氣田在最初發(fā)展階段，長期保持其井口壓力處于500 MPa 狀態(tài)下。在經(jīng)過20多年開采工作之后，其井口壓力也在呈現(xiàn)處一種下降態(tài)勢(shì)。就現(xiàn)階段所調(diào)查的數(shù)據(jù)顯示：其井口壓力已經(jīng)下降到了10 MPa 左右。因閥腔內(nèi)部介質(zhì)壓力的逐年下降，導(dǎo)致鋼圈壓力出現(xiàn)了較為明顯的變形。雖然在前期開采工作中，受到介質(zhì)壓力較大的影響，并沒有導(dǎo)致其螺栓出現(xiàn)較為明顯的塑性變形問題。但從另一方面來看，該現(xiàn)象也會(huì)導(dǎo)致其閥蓋封面預(yù)緊力不夠的問題。

2.2.2 法蘭式平板閘閥尾桿組合盤根結(jié)構(gòu)

西南油氣田川東某氣田在采氣井口裝置法蘭式平板閘閥閥尾桿處主要運(yùn)用的是組合盤根方式，借助密封脂輔助作用完成密封工作。在密封材料方面，主要利用高飽和氫化丁晴橡膠的優(yōu)異性能。在最初使用時(shí)閘閥腔壓力過高，為避免泄漏現(xiàn)象，加大了對(duì)盤根壓蓋的填壓力度，導(dǎo)致組合盤出現(xiàn)了壓力漸變問題。在這一變化過程中，盤根因?yàn)槔匣F(xiàn)象出現(xiàn)彈性下降的問題，不能完全恢復(fù)原本特性。

2.2.3 溫度變化的影響

在泄漏井口閥門中，井口在最初投入階段，溫度最高達(dá)到了60 ℃。在關(guān)井之后，受到大氣方面所產(chǎn)生的影響，最低溫度達(dá)到了-5 ℃。受熱脹冷縮因素的影響，閥門密封不嚴(yán)的問題凸顯。

2.2.4 介質(zhì)的影響

綜合對(duì)該氣田的通過研究發(fā)現(xiàn)，在產(chǎn)出氣體構(gòu)成方面，酸性組分主要為H2S（硫化氫），其含量由最初的3 g/m3達(dá)到了后期的73 g/m3。受到酸性組分、凝液腐蝕鋼圈以及密封面等多重因素的影響，閥門密封面出現(xiàn)了不可修復(fù)的缺陷。在部分氣井采氣工作時(shí)，還會(huì)借助倒泡排工藝的方式完成生產(chǎn)。其中，發(fā)泡劑中含有多種活性成分，會(huì)影響密封脂的作用、大幅降低其密封性能。

2.2.5 閥門材料及組裝工藝的影響

2008 年3—10 月，該氣田先后投產(chǎn)8 口新井。從氣井參數(shù)角度進(jìn)行分析，與相鄰氣井之間并沒有明顯差異。但從另一方面來看，這8 口新井在投入到使用之后，受到閥桿和尾桿泄漏的影響，經(jīng)過多次維修保養(yǎng)之后仍然存在明顯的泄漏問題。相關(guān)工作人員在認(rèn)識(shí)到這一問題之后，對(duì)其閥門進(jìn)行拆解處理，發(fā)現(xiàn)其中鋼圈出現(xiàn)了大面積腐蝕現(xiàn)象、泄漏通道和螺栓緊固力都出現(xiàn)了明顯的問題，這是導(dǎo)致閥門泄漏的主要原因。

3 法蘭式平板閘閥泄漏問題的處理對(duì)策

3.1 加強(qiáng)對(duì)法蘭式平板閘閥的預(yù)緊維護(hù)

針對(duì)現(xiàn)階段所出現(xiàn)的各種泄漏現(xiàn)象，對(duì)閘閥進(jìn)行定期檢查。對(duì)于未出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象的閥門，需要綜合考慮到其井口壓力和溫度方面的因素，針對(duì)平板閥盤根和法蘭螺栓進(jìn)行定期維護(hù)。一般以2～3 年作為一個(gè)使用周期，經(jīng)過一個(gè)使用周期之后便需要對(duì)其上、下盤根進(jìn)行松緊處理，及時(shí)進(jìn)行預(yù)緊維護(hù)，防止松動(dòng)現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3.2 定期更換組合盤根

針對(duì)在尾桿方面出現(xiàn)的各種泄漏問題，如果僅是依靠注脂和調(diào)節(jié)壓蓋的方式，并不能從根本上解決閥門泄漏的問題。對(duì)此，便需要結(jié)合其閥門運(yùn)行狀態(tài)，定期進(jìn)行尾桿盤根更換工作。當(dāng)完成了尾根更換之后，還需要結(jié)合密封脂和組合盤根的共同作用，完成盤根壓緊程度的調(diào)節(jié)工作。

3.3 不斷調(diào)整法蘭式平板閘閥維護(hù)周期

根據(jù)相關(guān)調(diào)查和研究可以發(fā)現(xiàn)：平板閥開關(guān)次數(shù)會(huì)在很大程度上影響著其使用壽命。為此，在今后工作中，便需要從開關(guān)次數(shù)角度進(jìn)行綜合考慮。并結(jié)合定期加注密封脂的方式，避免一些不必要問題的發(fā)生。就目前形勢(shì)來看，通常將閥門開關(guān)10 次作為一個(gè)活動(dòng)周期完成注脂工作。對(duì)于出現(xiàn)內(nèi)漏的平板閥，通過加注密封脂時(shí)活動(dòng)閥門，使密封脂分布均勻。

4 結(jié)束語

在采氣井口裝置運(yùn)行過程中，經(jīng)常會(huì)因?yàn)槎喾N因素的影響，導(dǎo)致法蘭式平板閘閥出現(xiàn)泄漏問題。在今后工作中，相關(guān)工作人員需要加強(qiáng)對(duì)這方面的重視程度。從具體工作需求的角度出發(fā)，對(duì)其進(jìn)行綜合性考慮，盡可能避免泄漏問題的發(fā)生。