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摘 要：天然气井采气树主控阀门常存在阀门内漏、外漏、闸板锈死等问题，为消除主控阀门故障带来的安全隐患，利用暂堵器及其辅助装置，采用不压井换阀技术更换天然气采气树主控阀门，2013年在苏东气田应用4次，具有安全、可靠、井筒无遗留、不伤害产层等优点，具有显著的经济效益。
关键词：不压井更换 天然气 采气树 主控阀门
一、前言
苏里格气田天然气井众多，随着气田开发的不断深入，开发时间不断增长，由于投产时间长、道路不通等原因，部分气井采气树主控阀门未能得到及时有效的维护和保养，出现采气树1号、2号、3号主控阀门内漏严重、闸板锈死、丝杆断裂、无法关闭等问题，严重影响了气井井口排水采气、节流器更换等正常作业，而且一旦主控阀门失控，后果不堪设想。为防范可能发生的危险，最大限度地防止事故的发生，必须及时更换这些故障主控阀门。天然气采气树油压、套压都较高，如果采用常规压井技术，不仅成本高、耗时长、风险大，而且井筒内会遗留很多压井液，严重影响气井产能。
二、不压井更换主控阀门原理
1.基本原理
利用专用液压装置将专用暂堵器推进到预定位置（油管挂内或大四通套管天然气通道内） ，利用油管挂内孔或大四通侧孔，通过井内天然气的压力使暂堵器胶皮膨胀座死，将天然气压力封死在暂堵器上游，使故障阀门闸板上下游压力都为大气压，然后拆下故障主控阀门螺栓并提起一定高度，再用卡盘梁固定暂堵器，使其稳定工作，并在接头处将液压柱塞与暂堵器卸开，取出故障阀门，安装新阀门，连接柱塞与暂堵器，卸去卡盘，取出暂堵器，关闭新换阀门，拆下相关设备，完成不压井更换主控阀门过程。
2.主要构造
2.1 专用暂堵器
不压井更换主控阀专用暂堵器及胶皮是一种专利技术，胶皮室内试验可承受70MPa的液压力，它的主要作用是在外力作用下被送入需更换阀门上游的天然气通道内， 将天然气压力封死，实现井下与故障阀门之间的压力封隔。专用暂堵器由特制胶皮、锥面压套、中心杆体、单流阀、连接杆五部分组成。
2.2 液压系统
主要由手动液压泵、液压缸及液压油进出口管路。其主要作用是为暂堵器的推进提供动力并通過它自带的操作手对暂堵器进行座封和解封操作， 完成暂堵器在管道内的送入和取出。
2.3 U形卡专用装置
不压井更换主控阀门U形卡专用装置主要由以下几部分组成：卡盘梁、支架上横梁、大四通固定卡、U支架立柱、上下活塞杆等。U形卡专用装置主要作用是：在专用暂堵器密封油管挂或大四通套管天然气通道的同时，两根U形立柱通过支架上横梁固定与专用暂堵器连接的上下活塞杆，确保专用暂堵器被送入预定位置后不会移动或改变位置；卡盘梁卡住并固定专用暂堵器，相当于专用暂堵器外部的固定支点，这样专用暂堵器在其胶皮的密封作用下，支点对专用暂堵器的力与油管或套管内天然气对专用暂堵器的力相互平衡抵消，实现封堵油管挂或套管内孔，从而达到不压井安全更换主控阀的目的。
3.适用对象
适用于高压采气井、采油井、注水井等高压阀门因内漏、外漏、关不严等问题的带压更换，以及各种油、气、水管线故障阀门的不泄压更换。
适用压力范围： 井内压力≤20 MPa。
三、带压更换主控阀设计计算
1.手动液压系统设计计算
x因而可以安全地进行专用暂堵器送入油管挂或大四通侧孔的作业。
（3）液压管路：设计额定压力为100MPa，完全可以满足压力传输的要求。
2.专用暂堵器设计计算
由于使用的专用暂堵器密封件为特制暂堵器胶皮，室内实验可承受70MPa液压力，在被送入油管挂内或大四通套管天然气通道过程中，能承受液压力的要求；专用暂堵器在油管挂内或大四通套管天然气通道内，由于U形支架力柱、支架上横梁及卡盘梁的作用，其胶皮只起密封作用，天然气对专用暂堵器的压力被来自支架上横梁支点或卡盘梁支点反作用力相互平衡抵消，可以满足使用要求。
3.使用的堵塞密封橡胶皮，密封性能稳定，可靠，可满足使用要求。
暂堵器密封件计算公式：
四、应用效果
2013年，利用不压井更换天然气采气树主控阀门技术，成功更换苏东气田4口气井的故障主控阀门，与常规压井更换主控阀技术相比， 单井次经济效益在8.2万元以上。经现场应用，具有如下特点：一是施工过程中，无需往油管、套管内注入大量压井液封堵气层，作业后对气层没有任何伤害，更无需复产及环保处理等措施；二是作业周期短，一般在3个小时内可以完成，完成后即可开井生产，最大限度减少气井停产影响；三是与其他同类技术，整个作业过程都是在地面进行，暂堵器在井口内部堵塞，易观察、易受控，堵塞作业能一次成功；四是更换过程由液压缸来实现，操作平稳，当出现意外时可由压力表的变化显示出，便于观察和控制，具有操作过程更加安全、可靠，整个施工过程中井口一直处于受控状态，安全风险进一步降低。
五、结论及建议
（1）不压井更换天然气采气树主控阀门技术作业周期短，费用低，施工过程安全受控，对气层无伤害，具有显著的经济和安全效益，值得推广。
（2）不压井更换天然气采气树主控阀门设计合理，技术可靠，但针对一些无法开启或无法全部开启的故障阀门，暂堵器在进入天然气通道时存在很大局限性，建议针对此类故障阀门开展进一步的设计和研究。
参考文献
[1] 李莲明，谭中国，龙运辉，李晓芸.带压更换天然气井口采气树主控制阀新技术[J].钻采工艺，2008.30（3）.
[2] 张文龙， 郭 煜， 石玉辉等.注水井带压更换井口阀门技术应用 [J].内蒙古石油化工，2010.18.
关键词：不压井更换 天然气 采气树 主控阀门
一、前言
苏里格气田天然气井众多，随着气田开发的不断深入，开发时间不断增长，由于投产时间长、道路不通等原因，部分气井采气树主控阀门未能得到及时有效的维护和保养，出现采气树1号、2号、3号主控阀门内漏严重、闸板锈死、丝杆断裂、无法关闭等问题，严重影响了气井井口排水采气、节流器更换等正常作业，而且一旦主控阀门失控，后果不堪设想。为防范可能发生的危险，最大限度地防止事故的发生，必须及时更换这些故障主控阀门。天然气采气树油压、套压都较高，如果采用常规压井技术，不仅成本高、耗时长、风险大，而且井筒内会遗留很多压井液，严重影响气井产能。
二、不压井更换主控阀门原理
1.基本原理
利用专用液压装置将专用暂堵器推进到预定位置（油管挂内或大四通套管天然气通道内） ，利用油管挂内孔或大四通侧孔，通过井内天然气的压力使暂堵器胶皮膨胀座死，将天然气压力封死在暂堵器上游，使故障阀门闸板上下游压力都为大气压，然后拆下故障主控阀门螺栓并提起一定高度，再用卡盘梁固定暂堵器，使其稳定工作，并在接头处将液压柱塞与暂堵器卸开，取出故障阀门，安装新阀门，连接柱塞与暂堵器，卸去卡盘，取出暂堵器，关闭新换阀门，拆下相关设备，完成不压井更换主控阀门过程。
2.主要构造
2.1 专用暂堵器
不压井更换主控阀专用暂堵器及胶皮是一种专利技术，胶皮室内试验可承受70MPa的液压力，它的主要作用是在外力作用下被送入需更换阀门上游的天然气通道内， 将天然气压力封死，实现井下与故障阀门之间的压力封隔。专用暂堵器由特制胶皮、锥面压套、中心杆体、单流阀、连接杆五部分组成。
2.2 液压系统
主要由手动液压泵、液压缸及液压油进出口管路。其主要作用是为暂堵器的推进提供动力并通過它自带的操作手对暂堵器进行座封和解封操作， 完成暂堵器在管道内的送入和取出。
2.3 U形卡专用装置
不压井更换主控阀门U形卡专用装置主要由以下几部分组成：卡盘梁、支架上横梁、大四通固定卡、U支架立柱、上下活塞杆等。U形卡专用装置主要作用是：在专用暂堵器密封油管挂或大四通套管天然气通道的同时，两根U形立柱通过支架上横梁固定与专用暂堵器连接的上下活塞杆，确保专用暂堵器被送入预定位置后不会移动或改变位置；卡盘梁卡住并固定专用暂堵器，相当于专用暂堵器外部的固定支点，这样专用暂堵器在其胶皮的密封作用下，支点对专用暂堵器的力与油管或套管内天然气对专用暂堵器的力相互平衡抵消，实现封堵油管挂或套管内孔，从而达到不压井安全更换主控阀的目的。
3.适用对象
适用于高压采气井、采油井、注水井等高压阀门因内漏、外漏、关不严等问题的带压更换，以及各种油、气、水管线故障阀门的不泄压更换。
适用压力范围： 井内压力≤20 MPa。
三、带压更换主控阀设计计算
1.手动液压系统设计计算
x因而可以安全地进行专用暂堵器送入油管挂或大四通侧孔的作业。
（3）液压管路：设计额定压力为100MPa，完全可以满足压力传输的要求。
2.专用暂堵器设计计算
由于使用的专用暂堵器密封件为特制暂堵器胶皮，室内实验可承受70MPa液压力，在被送入油管挂内或大四通套管天然气通道过程中，能承受液压力的要求；专用暂堵器在油管挂内或大四通套管天然气通道内，由于U形支架力柱、支架上横梁及卡盘梁的作用，其胶皮只起密封作用，天然气对专用暂堵器的压力被来自支架上横梁支点或卡盘梁支点反作用力相互平衡抵消，可以满足使用要求。
3.使用的堵塞密封橡胶皮，密封性能稳定，可靠，可满足使用要求。
暂堵器密封件计算公式：
四、应用效果
2013年，利用不压井更换天然气采气树主控阀门技术，成功更换苏东气田4口气井的故障主控阀门，与常规压井更换主控阀技术相比， 单井次经济效益在8.2万元以上。经现场应用，具有如下特点：一是施工过程中，无需往油管、套管内注入大量压井液封堵气层，作业后对气层没有任何伤害，更无需复产及环保处理等措施；二是作业周期短，一般在3个小时内可以完成，完成后即可开井生产，最大限度减少气井停产影响；三是与其他同类技术，整个作业过程都是在地面进行，暂堵器在井口内部堵塞，易观察、易受控，堵塞作业能一次成功；四是更换过程由液压缸来实现，操作平稳，当出现意外时可由压力表的变化显示出，便于观察和控制，具有操作过程更加安全、可靠，整个施工过程中井口一直处于受控状态，安全风险进一步降低。
五、结论及建议
（1）不压井更换天然气采气树主控阀门技术作业周期短，费用低，施工过程安全受控，对气层无伤害，具有显著的经济和安全效益，值得推广。
（2）不压井更换天然气采气树主控阀门设计合理，技术可靠，但针对一些无法开启或无法全部开启的故障阀门，暂堵器在进入天然气通道时存在很大局限性，建议针对此类故障阀门开展进一步的设计和研究。
参考文献
[1] 李莲明，谭中国，龙运辉，李晓芸.带压更换天然气井口采气树主控制阀新技术[J].钻采工艺，2008.30（3）.
[2] 张文龙， 郭 煜， 石玉辉等.注水井带压更换井口阀门技术应用 [J].内蒙古石油化工，2010.18.