智能化調剖設備研究

田永達　畢臺飛　高耘　金小壯　賀娟

摘 要：目前安塞油田調剖調驅的主體技術已經從過去的多種類多段塞的多種單一化工料復配，向多種類有機聚合物復配形成的單一化工料轉變，施工現場要求全年施工，無人值守、遠程監控。因此，智能化集成調剖調驅注入設備，實現現場自動化注入，降低現場人工操作強度，實現設備小型撬裝化，降低設備能耗，實現設備智能化注入。

關鍵詞：調剖設備;智能化;撬裝化

注水井調剖調驅技術已經成為安塞油田穩產一項主體技術，每年安塞油田注水井調剖調驅工作量在500井次以上，注水井調剖調驅設備需求130套以上，單套設備年調剖2.5井次，設備利用率100%。隨著調剖、調驅工藝技術的進一步推廣，冬季施工、遠程監控、智能注入、無人值守等功能要求逐步提出，調剖調驅設備向撬裝化、低能耗、自動化、智能化方向發展。

1 目前調剖設備現狀

1.1 調剖、堵水、調驅常用的注入設備

目前調剖、堵水、調驅注入設備有配液罐、攪拌泵和調剖堵水泵。具體情況如下：

1.1.1 配液罐

主要2具6～10方攪拌罐，需要人工加水、投料，人工操作倒罐、配藥。無法準確的計量和排量的控制功能。

1.1.2 柱塞泵

該設備主要在前幾年使用粘土調剖中應用，它可以長期運行，但柱塞往復速度極快，對于粘土調剖劑的性能沒有影響，但是對于目前常用的聚合物調剖劑來說，可造成剪切，影響措施效果。另外由于柱塞運動速度快，摩擦易產生高溫，破壞柱塞和密封填料，檢修周期短。目前在用的設備功率大，無功功耗高。

1.2 泵入設備存在的問題

存在的主要問題就是由于柱塞運動速度快而對工作液中的高聚物造成剪切，影響堵劑的封堵效果;對于長期運行泵入設備長時間運行，難以達到要求。所以從目前大劑量調剖工作現場實際來看，應用泵注系統是十分必須的，而目前的形勢根本實現不了長期連續注入，在控制施工壓力、排量等方面以及施工參數的錄取方面的問題也還沒有得到解決，這樣就嚴重地影響到措施效果。

2 智能化調剖設備設計

通過對目前調剖、調驅工藝體系研究，結合現場實際，在實現調剖液安全注入的基礎上，研制一種自動配液、智能注入、遠程監控的小型撬裝化注水井調剖、調驅注入設備。

2.1 技術指標

①對聚合物的剪切小;②連續工作時間長（連續使用>30天）;③注入設備滿足-30℃～60℃條件下正常工作要求，設備排量0.5-2.0m3/h，設備額定壓力25MPa，設備能耗≤30kW;通信標準滿足現場上線要求;④施工壓力、排量、流量能自動記錄，記錄點為2個/h。

2.2 設備組成

智能化裝置兼具投藥、攪拌、輸送液體、自動控制與一體。其結構組成為：加藥裝置主要由溶液箱、攪拌箱（帶攪拌器）、計量泵、液位計、電控柜、管路、閥門、止回閥、壓力表、過濾器、底座、等組成。加藥裝置根據所需藥劑濃度，在攪拌箱內配制，經攪拌器攪拌均勻后投入溶液箱、用計量泵（加藥泵）向投藥點或指定的系統中輸送所配制的溶液。成套加藥裝置具有結構緊湊、安全簡單、操作使用簡便等特點。該裝置還可根據用戶不同工藝流程的要求，進行有針對性的設計、配置必要的部件，實現功能適合，自動遠程控制等。

其主要組成為：①機架：由Q235槽鋼、冷軋板及角鋼壓制焊接而成，起到支承其他部件的作用;②干粉吸料系統：由吸料電機、軟管、吸料頭、料斗等組成;③推料溶解系統：由減速機、干粉推料雙螺桿、混合器、水射器、不銹鋼攪拌器及制 備/儲備罐等組成;④給水系統：由閥、過濾器、電磁閥、壓力表、管件等組成;⑤混合水射器：獨有的射流裝置，可使得預浸濕藥劑霧化分散;⑥控制系統：料位開關（干粉低位報警）、電磁閥（進水電磁閥和排泥電磁閥以及放 液電磁閥）、液位開關（控制設備/儲備罐液位）、控制柜（主要電氣元件均選用施耐德）、計量泵（兩計量泵變頻器）、螺旋送料（采用雙螺旋輸送，無脈動出料，做到連續均勻，配料準確）、藥液攪拌（內旋式攪拌槳葉，使攪拌旋轉力量均勻輕柔）。

2.3 控制系統

系統采用了深圳顯控AK70西門子芯片系列的PLC，所以必須使用西門子公司的專門編程軟件來進行軟件的編制。這種方式易于描述較為復雜的控制功能，表達直觀，查錯找漏都比較容易。

系統主要組成：①液位計：1#料罐液位計、2#料罐液位計、3#料罐液位計、1#大罐料位計、2#大罐料位計，共5個液位計;②流量計：1#料罐流量計、2#料罐流量計、3#料罐流量計、供水流量計、總輸出流量計，共5個流量計;③壓力傳感器：輸出保護壓力傳感器，共1個壓力傳感器;④電機類：1#加藥泵、2#加藥泵、3#加藥泵、1#大罐攪拌機、2#大罐攪拌機、上料齒輪泵、出料三柱塞電機，共7個：⑤電磁閥：供水電磁閥，共1個;⑥照明：1路。

3 現場應用情況

智能調剖設備有效的把調剖設備的整裝功耗降低至25kW以內，實現了調剖設備低能耗要求。

4 結論

①智能調剖設備有效的把調剖設備的整裝功耗降低至25kW以內，實現了調剖設備低能耗要求;②智能調剖設備的控制系統有效解決了現場人工操作和人工看守，實現了自動化計量、上水、配料、注入，同時實現了遠程監控，徹底解決了調剖調驅人工勞動強度大，人為因素不可控的問題;③目前設備存在通過室內驅替試驗證明，注入量達到0.5PV時，聚合物微球封堵率達到了90%，水驅波及面積增加，低滲透空間的油被動用，水驅波及面積增加，采收率顯著提高，同時含水率得到有效降低。

作者簡介：

田永達（1984-），男，漢族，山東莘縣人，工程師，主要從事油田開發油田化學，注水井調剖調驅工作。