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天然气集输计量五阀组常见故障判断与处理

时间:2018/05/23来源:未知

摘 要:在高含硫气田集气站单井和外输天然气计量中多采用孔板差压计量,而五阀组是计量的主要元件。因此,对计量五阀组常见故障进行判断与处理是保证天然气计量准确无误的关键。本文根据中原油田普光气田生产现场实际情况针对高含硫气田计量五阀组常见故障及其原因进行了分析,总结了故障的常用判断与处理方法,对现场生产提供一定的参考意义。
 

0 引言

普光气田具有高含H2S、高含CO2、高压、高产等特点,生产中存在硫沉积、管道设备仪器等易腐蚀,集气站单井和外输天然气计量采用高级孔板阀节流装置进行计量,而五阀组作为计量的重要元件,在生产过程中若五阀组出现渗漏、内漏、开关不灵活、堵塞等故障时,会造成计量失真,影响站场气量调整,操作人员需要对流量计的五阀组进行故障处理,这样就增大了操作人员的劳动强度和危险。

1 五阀组结构及工作原理

在高含硫气田集气站单井和外输天然气计量中,多采用孔板差压计量,五阀组将节流装置孔板前后的压力,通过导压管路与多变量变送器相连接,将多变量变送器正负压室与引压点切断或导通,或者将正负压室切断或导通,运用多变量变送器监测判断计量状况[1]。如图1所示。

1.1 五阀组的组成及工作原理

计量五阀组主要由高压阀、低压阀、高压平衡阀、低压平衡阀及放空阀组成,如图2所示。高压阀控制计量装置孔板上游导压管线进入多变量变送器高压腔来的天然气;低压阀控制计量装置孔板下游导压管线进入多变量变送器低压腔的天然气;高压平衡阀控制高压阀至多变量变送器高压腔到放空阀及低压平衡阀来的天然气;低压平衡阀控制低压阀至多变量变送器低压腔到放空阀及高压平衡阀来的天然气;放空阀控制从高、低压平衡阀来的天然气。

图1 五阀组安装位置示意图Fig.1 The 5-Valve manifold installation site diagram

图1 五阀组安装位置示意图Fig.1 The 5-Valve manifold installation site diagram

 

图2 五阀组示意图Fig.2 The 5-Valve manifold diagram

图2 五阀组示意图Fig.2 The 5-Valve manifold diagram 

 

投用计量五阀组时,先关闭放空阀,再缓慢打开高、低压平衡阀,最后关闭高、低压阀。计量五阀组只要不出现故障,都处于生产状态。

对计量五阀组进行检验时,先打开高、低压平衡阀,再关闭高、低压阀(或关闭节流装置上下游根部针阀),使多变量变送器高、低压腔压力平衡,多变量变送器会显示节流差压降到0KPa,此时再打开计量五阀组放空阀使静压将降到0KPa即可。

1.2 五阀组的内部结构

高、低压阀门结构相同,分别由手柄、阀杆、压帽、密封填料函、及密封填料、密封填料压环、紧固螺母等组成;压帽作用在密封填料压环上,下压密封填料,密封填料对该阀门阀杆进行密封。组成结构如图3所示。

图3 组成结构Fig.3 Composition structre

图3 组成结构Fig.3 Composition structre  

 

高、低压平衡阀及放空阀结构相同,分别由阀杆、压帽、密封填料、密封填料函等组成。压帽下压密封填料,密封填料对该阀门阀杆进行密封,阀门采用球锥密封。

2 常见故障及原因

在生产过程中,计量五阀组常见故障有阀杆处渗漏、阀门内漏、开关不灵活、堵塞等,从而造成计量失真、操作困难,产生安全隐患。本文根据日常生产现场所遇到的故障情况进行整理分析。

2.1 阀杆处渗漏原因分析

填料预紧力过小、填料紧固件失灵、阀杆封面损坏、填料失效都有可能引发阀杆处渗漏。具体情况分析如下:

1)填料预紧力过小故障原因:填装时填料过少或因填料逐渐磨损、老化、装配不当而减少了预紧力,无预紧间隙;螺纹抗进,由于乱扣、锈蚀、杂质入侵,使螺纹拧紧时受阻,疑是压紧了填料,实未压紧。

2)填料紧固件失灵故障原因:紧固件松动;腐蚀损坏,由于介质和环境对紧固件的锈蚀而使其损坏;操作不当,紧固用力不均匀对称,用力过大过猛,使紧固件损坏;维修不力,没有按时更换紧固件。

3)阀杆封面损坏故障原因:阀杆腐蚀,阀杆密封面出现凹坑、剥落现象;安装不正,使阀杆过早损坏。

4)填料失效故障原因:选用不当,填料不适用于现在工况,组装不对,安装不正;系统工况不稳,温度和压力波动大而造成填料泄漏;填料超期服役,使填料磨损、老化而失效。

2.2 阀门内漏原因分析

球锥密封面及阀座密封面损坏,五阀组在安装维修保养方法不正确。如阀杆没装到位的情况下将阀杆向阀体上安装,在关阀状态下紧固密封填料。在对阀门阀杆密封填料的紧固过程中,阀杆位置不正确,气体中有杂质冲蚀及阀腔内有污物沉积。如气井生产中携带出的砂粒、硫沉积等,阀门操作中用加力工具,使阀杆密封面损伤,造成内漏等。

2.3 阀杆开关不灵活原因分析

1)封填料压的过紧。

2)阀杆丝扣损坏。

3)阀杆与密封面之间有杂质。

2.4 五阀组堵塞原因分析

天然气杂质多,计量五阀组及导压管线温度低,保温效果不好,导压管线、计量五阀组内部的天然气处于相对静止状态,在使用中易发生硫沉积堵塞计量五阀组及导压管线内部孔道,造成计量失真。

3 五阀组故障判断

五阀组常见故障判断方法有高压阀内漏判断、低压阀内漏判断、高低压平衡阀内漏判断、放空阀内漏判断及五阀组堵塞物位置判断这五种判断法。

3.1 高压阀内漏判断

正常生产状态下,关闭高、低压阀,打开高、低压平衡阀及放空阀,压力回零后,关闭放空阀及高、低压平衡阀,静压力上升则可判断为计量五阀组高压阀内漏。

3.2 低压阀内漏判断

正常生产状态下,关闭计量装置上、下游控制针阀,关闭低压阀,打开高、低压平衡阀及放空阀,压力回零后,关闭放空阀、高压阀,静压力上升则可判断为计量五阀组低压阀内漏。

3.3 高、低压平衡阀内漏判断

正常生产状态下,关闭高、低压阀(或计量装置上、下游控制针阀),打开放空阀,观察节流压差,气井气量变化。若气井气量减少,节流压差变小,静压力下降则可判断为高压平衡阀内漏;若气井节流压差变大,气井气量增加则可判断为低压平衡阀内漏。

3.4 放空阀内漏判断

正常生产状态下,打开低压平衡阀,关闭高低压阀(或关闭导压管路根部阀)观察节流压差,若气井气量增加,节流压差变大则可判断为放空阀内漏;恢复到生产状态,打开高压平衡阀,关闭高低压阀(或关闭导压管路根部阀)观察节流压差,若气井气量减小,静压力下降可判断为放空阀内漏。

3.5 五阀组堵塞物位置判断

计量五阀组及导压管路发生硫堵塞,引起气井压力、气量大幅的波动。若上游导压管路堵塞,气井实际生产气量上升时,计量气量显示会偏低;气井实际生产气量下降时,计量气量显示会偏高。若下游导压管路堵塞,气井实际生产气量上升时,计量气量显示会偏高;气井实际生产气量下降时,计量气量会显示偏低。可通过压力、气量等对比判断计量五阀组堵塞位置。

4 五阀组故障处理

目前在生产现场对五阀组故障处理,主要是进行解堵和维修操作。

4.1 五阀组解堵操作

4.1.1 压差解堵法

主要是利用导压管内天然气的压力,通过放空操作进行解堵。具体操作是先将高、低压平衡阀打开,关闭高、低压阀,开放空阀后,再缓慢微开启高(低)压阀,对高(低)压管线及阀门利用高(低)压阀控制进行解堵操作。

4.1.2 调节伴热带温度解堵法

在五阀组及导压管上加装伴热带,电伴热平时运行的温度控制在60℃~65℃[2] 之间,若发生导压管线及五阀组堵塞,首先查看伴热带安装方式是否规范,是否投用等,也可调节伴热带运行温度到80℃,并结合其它解堵措施进行解堵,如热水加热吹扫法等,解堵操作完成后及时将伴热带温度调节到正常运行温度。

4.1.3 热水浇淋解堵法

热水浇淋解堵法[3]的具体操作如下:

1)将气相流量计五阀组平衡阀打开。

2)关闭气相流量计导压管线上的取压针阀。

3)用开水反复浇五阀组及流量计导压管线。

4)将气相流量计放空管线导入碱桶。

5)先缓慢打开放空针阀,然后逐渐开大针阀。

6)将放空针阀关闭,打开导压管线上的取压针阀。

7)将平衡阀关闭。

8)观察对比流量,正常则解堵操作完成,若不正常按照上述步骤再次解堵。

4.2 五阀组的维修

对五阀组进行维修时应注意:选用合格填料,填装足够的填料,正确配装填料;填料压紧后,压套压入填料函深度为其高度的1/4~1/3为宜;装填料防止填料露在外面,检查压套端面是否压到填料函内;检查和保养紧固件,拧紧时,应该涂敷少许石墨粉;按时进行保养,对不符合技术要求的紧固件及时更换。

4.2.1 高、低压阀阀杆开关不灵活或阀杆外漏气维修

1)检查

阀杆漏气维修应在停气放空卸压情况下进行,首先检查压帽压入阀密封填料函的深度,密封填料压入密封填料函应留有调节距离,无调节距离时应及时增加或更换密封填料。

2)高、低压阀拆卸

计量五阀组阀体上卸下高、低压阀后,顺时针转动阀杆,卸阀门手柄,使阀杆从高、低压阀底部转出。逆时针转动卸紧固螺母及密封填料压帽。检查各丝扣及密封填料磨损情况。

3)高、低压阀安装

紧固密封填料时应采取逆时针转动阀杆,进行开阀操作,使阀杆球头离开阀座,高、低压阀在开状态下紧密封填料压帽,防止阀座与阀杆球头相抵触,造成阀杆球锥密封面、护套、压帽、阀杆丝扣的损坏。操作中顺时针紧固密封填料压帽,同时活动开关阀门阀杆,防止阀杆被密封填料压死,造成阀门开关不动。

4.2.2 高、低压平衡阀及放空阀维修

维修应在停气放空卸压情况下进行,首先检查压帽压入阀密封填料函的深度,密封填料压帽进入密封填料函应留有调节距离。紧固密封填料时,应先逆时针转动阀杆,进行退阀杆操作,使阀杆球锥面离开阀座后,再顺时针紧固密封填料压帽,紧固过程中活动阀门阀杆,防止阀杆被密封填料压死,造成阀门开关不动。无调节距离时应及时更换密封填料。

4.2.3 五阀组内漏维修

当发现计量五阀组阀门内漏时,应及时关闭计量装置上下游控制针阀,打开计量五阀组高、低压平衡阀及放空阀,计量五阀组及导压管线卸压回零后,拆下泄漏阀门,对计量五阀组阀腔及阀杆密封面进行清洗检查,进行维修或更换。

5 总结

本文对高含硫气田集气站计量五阀组故障判断和故障处理进行探讨,根据气田实际情况,能在一定程度上减少操作人员对五阀组故障处理时的劳动强度和危险,保障了站场气井按照配产正确生产计量,从而提高站场的管理水平。


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