文/陈国珍

针对胜利浅海井下安全控制系统在使用、维修中存在的问题，开展设备技术改进与系统功能完善，不断提高系统稳定性，为海上生产井控安全提供保障。

海洋采油厂是中国石化集团公司胜利油田唯一一家从事浅海区域油气开发的生产单位，所管辖的主要有埕岛和新北两个油田，海域水深2 ～15 m，共有平台109 座，油井567 口，水井279 口。根据原国家安全生产监督管理总局令第25 号《海洋石油安全管理细则》以及行业标准SY/T 6321-2016《浅海采油与井下作业安全规程》等法规标准要求，海上油气水井均需安装并投用井下安全控制系统。井下安全控制系统是海上石油安全生产的必不可少的重要装置，起到防止井喷及突发性事故发生，避免环境污染，保证油气井安全生产的作用。为保证油水井安全和海洋环境保护，胜利浅海自开发以来，所有生产井均按要求安装了井下安全控制系统。

井下安全控制系统原理与改进

胜利浅海在用的井下安全控制系统由井下安全阀、排气阀、井口安全阀、安全阀控制柜组成（见图1），可以实现本地开启关闭以及远程关闭控制。

图1 胜利浅海井下安全控制系统组成示意图

1.井下安全阀（见图2）

图2 增加平衡孔的井下安全阀（左图：阀瓣；右图：阀瓣开启状态）

井下安全阀的工作原理：井下安全阀主要通过液控压力控制阀瓣的开关来打开或关闭油管通道。

油井开井前，通过安全阀控制柜将井下安全阀的液控压力补充至3 500 ～4 500 PSI，液控压力推动杆式活塞下行并压缩弹簧，从而使阀瓣向下开启，打开油管通道。当液控压力泄压后，杆式活塞、阀瓣均在弹簧作用下恢复原位，油管通道关闭。

井下安全阀的改进：一是推广使用自平衡式井下安全阀。将井下安全阀更换为自平衡式，阀瓣上无需设有平衡孔，即可自动平衡上下压力，提供合适液控压力便可轻松打开。

二是降低开启压力。通过优化内部结构，将井下安全阀开启压力由3 500 PSI 降至2 000 PSI，便于井下安全阀的开启。

三是改进液控管线悬挂器穿越方式。采用液控管线直接穿越的方式，能够减少悬挂器侧面和底面的2 个连接点，降低渗漏发生概率。

2.排气阀

排气阀的工作原理：排气阀是安装在电泵井过电缆封隔器上的井下工具，过电缆封隔器以下环空气体可以通过它排出。

排气阀的改进：排气阀增加平衡助推孔。建议所有排气阀增加平衡助推孔，可以大大降低打开排气阀的阻力。

3.井口安全阀（见图3）

图3 井口安全阀结构示意图

井口安全阀的工作原理：井口安全阀是原油流出地面的最后一道防线，安装在自喷井、无杆泵井、注水井的采油树本体，由阀体、驱动器组成，有液控管线与安全阀控制柜相连。

通过对40 口停产井的井口安全阀现场试验，发现出现的故障主要为密封圈失效和弹簧故障。

井口安全阀的改进：一是采用双弹簧结构，增加弹簧的预紧力，缩短安全阀关闭的时间，减小弹簧失效的概率。二是油缸以及阀杆的密封圈由原来的国产丁腈橡胶换成进口的PEEK 密封圈，密封性能更加可靠。三是新式井口安全阀行程方向的各杆改为独立结构，避免卡阻现象的发生。

4.安全阀控制柜（见图4）

图4 进口安全阀控制柜

安全阀控制柜的工作原理：安全阀控制柜是为井下安全阀、排气阀、井口安全阀提供液控压力的设备，并可实现自动补压、手动泄压、遥控泄压、高温泄压的功能。安全阀控制柜主要采用电力驱动，通过液控管线与各油水井相连，可根据井控设备需求提供3 个等级的液控压力。

遇到异常情况时，可以通过以下4 种方式使安全阀控制柜泄压：一是中控室远程遥控泄压；二是现场手动按下控制面板上的紧急关断阀；三是在安全出口位置，按下ESD 手动站的按钮；四是发生火灾时，易熔塞受高温融化，可使安全阀控制柜整体泄压。

安全阀控制柜的改进（见图5）：前期安全阀控制柜内部结构紧凑，并且各单井控制模块均为一体，不便于维修；同时，还存在井下安全阀压力无法单独调节、无法实现井口安全阀单独关断的不便。

图5 改进后的安全阀控制柜（左图：一井一模块；右图：增强控制功能）

改进建议：一是将各井控制模块独立出来，实现“一井一模块”。若一口井的控制模块发生故障，可以将该模块进出阀门关闭，将该模块单独取出维修或更换，不影响其他井的控制。二是增加井下安全阀压力单独调节功能，可以按需调节井下安全阀的控制压力。三是增加井口安全阀单独关闭功能，可以根据现场情况选择单独关闭各井的井口安全阀。

风险控制建议

目前，胜利浅海井下安全控制系统风险基本可控。其中，5 口停产井排气阀故障以及9 台安全阀控制柜故障的风险较高，需要加强巡检，并尽快采取措施，恢复井下安全控制系统完好。

随着埕岛油田油藏压力的逐步恢复以及古生界、潜山区块的开发，生产井控的风险逐步变大，目前井下安全控制系统存在的问题需要尽快解决，继续开展设备技术改进研究，提高井控设备稳定性，降低维护频次与费用，保证生产井控设备设施完好率达到100%。

笔者建议：

一是井下安全阀。对于油井可加强巡检，及时补充系统压力，保证油井正常生产；对于水井，可优先考虑安排水井检修。对厂家提出设备修复率的要求，以降低作业成本。

二是排气阀。建议对具有自喷自溢能力的5 口停产井进行封井，根本解决潜在的井控风险；实施封井前，要对高风险油井加装双套管阀门，每周进行巡护，并根据压力情况组织油轮进行放压。

三是安全阀控制柜。9 台故障的安全阀控制柜建议立即进行更换。安全阀控制柜内部管路密集、复杂，对检修人员要求较高，进口配件进货周期长，建议引进专业安全阀控制柜维修队伍，定期组织安全阀控制柜的检修、维护；另外，组织人员到安全阀控制柜生产工厂进行学习，培养内部检修队伍。

四是井口安全阀未投用。综合对比国外各公司井口安全阀的质量、安全、价格等条件，选择适合胜利浅海的产品，开展进口安全阀与采油树配套试验，加快办理采购手续，尽快应用于海上油井。注水井相比油井来说，总数较少、检修频率较高，可尝试应用国产高质量的井口安全阀，保证井控安全的同时降低成本。

五是根据《中国石化海（水）上石油重大安全风险作业管理规定》要求，定期开展井下安全控制系统试验，及时发现系统存在的问题，并积极整改。

六是完善、宣贯生产井控应急预案、海上溢油应急预案，并每年组织海上实战演习，能够做到迅速调配压井船、布置围油栏、处置失控现场。（本文作者单位系中国石化胜利油田海洋采油厂）