準(zhǔn)東采油廠J1001螺桿泵井防凍堵及防空抽遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)

韓永生 王輝 劉穎

盤錦市興隆臺(tái)工業(yè)開發(fā)區(qū)華孚集團(tuán)

1 裝置構(gòu)成

本套裝置由井口壓力變送器，動(dòng)液面測(cè)試儀，數(shù)據(jù)采集控制箱，無線收發(fā)裝置，軟件報(bào)警平臺(tái)等幾部分構(gòu)成。

2.技術(shù)原理

螺桿泵井無線數(shù)據(jù)采集及報(bào)警裝置是嵌裝在螺桿泵變頻器內(nèi)的控制單元，它可以將被監(jiān)測(cè)油井井口壓力、液面深度、油井起停狀態(tài)等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、數(shù)據(jù)分析。當(dāng)輸油管線因?yàn)楦鞣N原因堵塞，油壓達(dá)到或超過設(shè)定壓力值時(shí)，或者液面深度接近于泵掛深度，螺桿泵易發(fā)生磨損時(shí)，該裝置即可發(fā)出停機(jī)指令給螺桿泵變頻器，讓螺桿泵停止工作，并將停機(jī)的時(shí)間、井號(hào)、報(bào)警壓力值、液位深度等信息及時(shí)發(fā)送給中控室和管井人的手機(jī)上，管井人員就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并馬上采取措施進(jìn)行處理，達(dá)到預(yù)警的目的，避免重大安全事故的發(fā)生。

3 無線通訊GPRS模塊指示燈狀態(tài)

RUN燈：閃亮說明GPRS模塊供電正常。

NET燈：B型為紅色，A型為綠色。常亮表明已經(jīng)登錄GPRS網(wǎng)絡(luò)，閃亮表明已經(jīng)與中心建立連接。

SYNC燈：閃亮表明GPRS模塊正在接收/發(fā)送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。

T/R燈：閃亮表明GPRS模塊正在與控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

4. 動(dòng)液面測(cè)試

動(dòng)液面測(cè)試儀安裝在井口套管位置，在數(shù)據(jù)采集控制箱控制下，一旦到達(dá)設(shè)定時(shí)間，系統(tǒng)即按設(shè)定的參數(shù)啟動(dòng)氣爆聲源向套管內(nèi)放氣產(chǎn)生次聲波作為測(cè)量聲源，同時(shí)回波檢測(cè)系統(tǒng)開始工作并把采集的結(jié)果存儲(chǔ)到記憶芯片中，測(cè)量完畢，采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，最后得到油井液面數(shù)據(jù)。

4.1 產(chǎn)品特點(diǎn)

1）采用無線遠(yuǎn)程控制的電控氣爆脈沖聲源，解決了槍彈式聲源無法自動(dòng)裝填和高壓氣瓶需要定期更換的難題，使得連續(xù)自動(dòng)液面測(cè)量成為可能。

2）采用微型氣泵作為無套壓油井的內(nèi)爆聲源，當(dāng)套管沒有壓力或者壓力<0.2Mpa時(shí)，設(shè)備控制對(duì)套管內(nèi)放氣產(chǎn)生次聲波作為測(cè)量聲源。當(dāng)套管壓力超過0.2Mpa時(shí)，控制對(duì)外放氣產(chǎn)生次聲波作為測(cè)量聲源。解決了國內(nèi)同類產(chǎn)品對(duì)無套壓井不能測(cè)量的難題。

3）產(chǎn)品的分體式專利結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，解決了國內(nèi)同類產(chǎn)品在液面到井口時(shí)設(shè)備損壞的難題。

4）設(shè)備體積小，成本低，可靠性高。

5）系統(tǒng)軟件創(chuàng)新的采用瞬時(shí)振幅、瞬時(shí)頻率，檢測(cè)低信噪比液面回波信號(hào)，用頻譜最大峰值提取聲波速度，從而得到準(zhǔn)確可靠的液面深度。此方法比目前行業(yè)內(nèi)普遍采用的方法的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)算動(dòng)液面深度，在準(zhǔn)確性和可靠性上都有了較大程度的提升。

6）系統(tǒng)軟件可以根據(jù)連續(xù)動(dòng)液面數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，使抽油機(jī)始終維持在合理沉沒度（最佳沉沒度）狀態(tài)下生產(chǎn)，達(dá)到了高效生產(chǎn)、節(jié)能降耗的目的。

4.2 動(dòng)液面測(cè)試儀主要參數(shù)

（1）液面測(cè)量范圍：10～3000米，精度：1%

（2）套管壓力要求：適用于有套壓和無套壓井

（3）產(chǎn)品工作溫度：-40～75℃

（4）通訊覆蓋范圍：與中國移動(dòng)或中國聯(lián)通GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍相同

（5）供 電 電 源：380/220VAC或12VDC

5. 在新克油田準(zhǔn)東采油廠J1001螺桿泵井上的運(yùn)行

5.1 J1001井地質(zhì)及生產(chǎn)數(shù)據(jù)資料

5.2 現(xiàn)場(chǎng)安裝及運(yùn)行測(cè)試

壓力變送器安裝盡量靠近井口。如果有可利用的安裝接口，盡量利用，如果沒有安裝接口，需要?jiǎng)佑秒姾负附右粋€(gè)變送器接口，并根據(jù)要求安裝閥門。動(dòng)液面測(cè)量裝置安裝在油井套管口處，安裝時(shí)要使用生料帶密封。

油井處于工作狀態(tài)，將動(dòng)液面測(cè)量裝置運(yùn)行，進(jìn)行觀測(cè)，記錄所測(cè)數(shù)據(jù)。按要求進(jìn)行數(shù)次測(cè)試，并將試驗(yàn)結(jié)果記錄在案。監(jiān)控當(dāng)油井油壓超出設(shè)定值時(shí)，或者液面達(dá)到設(shè)定值時(shí)，無線數(shù)據(jù)采集及報(bào)警裝置報(bào)警停機(jī)。

首先在井口安裝上無線數(shù)據(jù)采集及報(bào)警裝置；安裝位置要在油井電機(jī)3米外安裝，即滿足防爆要求，又防止電機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生干擾。如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)采集控制箱

在油井所屬的采油站的電腦上，安裝了無線接收器；現(xiàn)場(chǎng)的壓力信號(hào)，液位信號(hào)均通過數(shù)據(jù)采集箱內(nèi)的無線通訊單元發(fā)送到采油站電腦上，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄。可生成報(bào)表或者曲線。如圖2。

圖2 中控室監(jiān)控報(bào)警軟件

為進(jìn)一步試驗(yàn)儀器的靈敏度，我們?cè)诰畧?chǎng)的無線數(shù)據(jù)采集報(bào)警裝置上設(shè)定回壓的報(bào)警上限，上線壓力的設(shè)定是按照該井的最高回壓，即假定回油管線被凍堵時(shí)的回壓，

我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了人工憋壓試驗(yàn)，當(dāng)把回壓閘門逐漸關(guān)死，模擬管線凍堵，當(dāng)回壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，在幾秒鐘內(nèi)，螺桿泵驅(qū)動(dòng)裝置電機(jī)立刻停車，反復(fù)試驗(yàn)數(shù)次，都很靈敏。螺桿泵驅(qū)動(dòng)裝置自動(dòng)停車的同時(shí)，電腦屏幕上就會(huì)出現(xiàn)報(bào)警信號(hào)。同時(shí)管井人的手機(jī)上就會(huì)出現(xiàn)如下報(bào)警信息：

“2013年 3月1日15時(shí)28分J1001螺桿泵井超壓報(bào)警停機(jī)，報(bào)警壓力值2.5MPa”。

圖3 井上安裝的動(dòng)液面測(cè)試儀

通過對(duì)液面的測(cè)試,該井的動(dòng)液面始終在200m左右，該作業(yè)區(qū)領(lǐng)導(dǎo)在試驗(yàn)期間也安排了他們測(cè)試單位對(duì)該井的測(cè)試，于該作業(yè)區(qū)的動(dòng)液面測(cè)試料對(duì)比，數(shù)據(jù)相似。

6. 結(jié)論

無線數(shù)據(jù)采集及報(bào)警裝置在采油站電腦上及時(shí)反映出瞬時(shí)井口回油壓力數(shù)據(jù)和連續(xù)回壓數(shù)據(jù)并繪制出回壓曲線，動(dòng)液面情況，便于管井人掌握油井的生產(chǎn)狀況。當(dāng)油井參數(shù)運(yùn)行在不安全數(shù)值時(shí),無線數(shù)據(jù)采集及報(bào)警裝置能及時(shí)在站上電腦上發(fā)出危險(xiǎn)警報(bào)，同時(shí)對(duì)管井人的手機(jī)也發(fā)出危險(xiǎn)警報(bào)，并立刻使螺桿泵驅(qū)動(dòng)裝置停車。解決了螺桿泵運(yùn)行的安全隱患，減少了螺桿泵設(shè)備的故障，保障了油田的正常生產(chǎn)，完全滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的要求。

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