天然气井采气树漏气的原因及对策研究

0 前言

随着我国天然气工业的快速发展，天然气井数量持续增加，采气树作为井口控制系统的关键设备，其运行稳定性和密封可靠性直接关系到天然气井的安全生产与经济效益，采气树承担着控制井口压力和连接地面工艺流程等多重功能，是保障天然气顺利采输的核心装备。但是受长期高压运行以及设备老化等因素影响，采气树在运行过程中出现漏气现象的情况逐渐增多，严重威胁生产安全、环境保护和能源利用效率[1]。采气树漏气不仅可能引发井口压力异常和设备损坏等工程问题，甚至可能导致天然气泄漏和爆炸等恶性安全事故，具有极大的安全隐患和环境风险。针对该问题，本次研究在对采气树漏气原因进行系统总结的基础上，提出有效的应对措施，为提升天然气井口设备的安全性与可靠性奠定基础。

1 天然气井采气树漏气的原因分析

（1）楔型阀盘根漏气

楔型阀盘根是采气树阀门密封的重要组成部分，其漏气原因主要集中在多个方面，首先是盘根材质老化问题，长期承受高压天然气和温度变化的作用下，盘根材料会发生硬化或弹性失效，导致密封性能下降。其次是盘根安装不当，如压紧力不均匀或安装顺序错误，都会造成密封面贴合不紧密，阀杆表面粗糙度不符合要求或腐蚀坑点，也会破坏盘根与阀杆的接触面，形成泄漏通道。工况条件的变化同样不容忽视，当井口压力波动频繁或温度急剧变化时，盘根会产生热胀冷缩现象，破坏原有的密封状态[2]。

（2）阀门阀板和阀座间漏气

阀板与阀座之间的密封是控制天然气流动的关键环节，其漏气原因相对复杂，阀座表面质量是首要因素，阀座密封面如果存在机械损伤或腐蚀，会形成微小沟槽，即使阀板完全关闭也无法实现有效密封。阀板变形是另一个重要原因，在高压差作用下，阀板可能发生弯曲变形，导致与阀座接触不均匀，形成局部间隙。介质中的固体颗粒也会对密封造成影响，天然气中携带的砂粒和铁锈等杂质会嵌入密封面，造成密封面损伤或阻止阀板完全关闭，阀门长期处于高压环境下，阀板与阀座的材质匹配不当或硬度差异过大，也会加剧磨损程度，影响密封效果。

（3）大四通上、下法兰和顶丝漏气

大四通上下法兰连接处的密封失效往往与多个因素相关，法兰面加工精度不足是主要原因之一，法兰密封面的平整度和粗糙度如果不符合标准要求，会导致垫片与法兰面贴合不紧密，形成泄漏路径。螺栓紧固不当是常见问题，包括螺栓预紧力不足或螺栓受力不均匀，这些都会导致法兰面压紧力分布不均，影响密封效果[3]。垫片选择和安装也至关重要，垫片材质与工况条件不匹配或安装时出现偏移，都会造成密封失效。顶丝部分的问题主要表现在螺纹配合间隙过大或顶丝材质不适应工况条件，导致无法提供足够的密封压力。

（4）阀体与阀盖间漏气

阀体与阀盖之间的密封是保证阀门整体密封性的基础，其出现漏气问题的主要原因在于连接螺栓的材质和规格选择不当，在高温高压环境下发生松动或断裂，导致连接面分离。密封垫片的材质不耐腐蚀或不适应温度变化，出现老化或破损，阀体和阀盖的连接面加工质量问题，如表面粗糙度过大和几何精度不符合要求等，影响密封面的贴合程度。长期使用过程中，连接面可能出现腐蚀或变形，破坏原有的密封状态。

2 天然气井采气树漏气问题解决对策研究（1）楔型阀盘根漏气应对措施

选择合适的盘根材料是预防漏气的基础，应根据井口工况条件，选用耐高温和弹性好的盘根材料，在盘根安装过程中，必须严格按照技术规范操作，确保盘根圈数适当，压紧力应均匀分布，避免过紧或过松。对阀杆表面质量要求严格控制，不得有明显划痕或腐蚀痕迹。建立定期检测制度，每月对盘根密封状态进行检查，观察是否有泄漏迹象。采用超声波检测技术或气体检测仪器，及时发现微小泄漏，当发现盘根老化或损坏时，应立即更换，不得带病运行。

（2）阀门阀板与阀座密封问题应对措施

采用先进的阀座和阀板材料，提高耐磨性和耐腐蚀性，对阀座密封面进行特殊处理，如表面硬化或堆焊，增强密封面的耐用性。优化阀门结构设计，采用弹性阀座或软密封结构，提高密封可靠性。在阀门上游安装过滤器或分离器，减少固体颗粒对密封面的冲蚀。制定严格的阀门操作规程，操作人员必须经过专业培训，阀门开关应缓慢进行，避免急开急关造成的冲击。控制阀门开关频率，减少不必要的操作。建立阀门轮换使用制度，避免个别阀门过度使用，在恶劣工况下，应适当降低操作频率，延长阀门使用寿命。

（3）大四通法兰连接密封应对措施

法兰连接前，必须对法兰面进行严格检查，确保平整度和粗糙度符合标准要求，法兰面如有缺陷，应进行机械加工修复。选用合适规格和材质的垫片，垫片厚度应根据法兰间隙确定，螺栓材料应具有足够的强度和耐腐蚀性，螺栓长度应保证有效啮合。采用标准化的螺栓紧固程序，按对角线顺序分几次紧固，确保预紧力均匀分布。使用力矩扳手控制紧固力矩，避免过紧或过松。对于重要连接，应使用液压拉伸器确保螺栓预紧力的一致性，连接完成后，应进行密封性试验，检验连接质量。

（4）阀体与阀盖连接密封应对措施

选用高强度和耐腐蚀的连接螺栓材料，如双相不锈钢或镍基合金，优化螺栓分布，增加螺栓数量，提高连接可靠性。采用金属垫片或复合垫片，提高密封性能和使用寿命，对连接面进行精密加工，确保几何精度和表面质量。制定详细的装配工艺规程，包括螺栓紧固顺序和垫片安装等，使用专用工具和设备，确保装配质量。对关键连接采用液压紧固技术，提高紧固精度，装配完成后，进行高压密封试验，验证连接可靠性。

3 结论

综上所述，采气树一旦出现泄漏，常常伴随着频繁的维护更换甚至井口停产，造成设备资源浪费和经济损失，随着大量天然气井进入中后期开发阶段，井口设备面临长期高压和腐蚀等影响，采气树漏气问题日益突出。因此，需要根据采气树漏气问题出现的原因，从多个角度出发采取有效措施，全面提升采气树的运行稳定性和使用寿命，增强天然气开采经济效益。

参考文献

[1]杨青松,任发俊,文远超,等.采气树无控制部位带压堵漏工艺探讨及应用[J].润滑与密封,2019,44(09):147-154.

[2]王烨炜,杨昭勇,陈增辉,等.苏里格气田井口采气树常见故障原因分析 及对策[J].石油和化工设备,2014,17(07):87-88+91.

[3]朱魁,何庆鹰,钟兴华.天然气井采气树漏气的原因及对策[J].中国石油和化工标准与质量,2012,33(11):260.