气井泡沫排水智能加注装置.pdf

石 油机械 C H I N A P E T R O L E U M M A C H I N E R Y 2 0 1 2年 第 4 0卷 第 9期 油气 田开发工程 气 井泡沫排水智能加注装置 田 伟 贾友亮 陈德见 杨亚聪 ， 杨旭东 ， 郭 彬 ( 1 长庆油田公司油气工艺研究院2 长庆油田公司低渗透油气田勘探开发国家工程实验室3 长庆油田安全环保监督部) 摘要：针对气井泡沫排水采气人工加注费用高、劳动强度 大的问题 ，研制 了 自动投棒装置和 自动注剂装置，并进行 了气井泡沫排水数字化配套技术研 究及应用。 自动投棒装置主要由壳体、 电磁头、转盘、储棒筒等组成 ，投棒过程安全可靠； 自动注剂装置主要由太阳能电池板 、蓄电池、 逆变器，柱塞泵、药剂箱及远程控制器等组成，它与数字化远程控制系统配合 ，通过站控软件发 送指令，可实现泡排剂远程控制 自动定量加注。8 6口井 的现场应用情况表明，设备性能稳定 、 自 动化程度高，累计增产气量 8 1 0万 m ，年节约生产运行成本 2 1 0万元。该技术的应用提高 了泡沫 排水采气效率，为泡沫排水采气的推广应用提供 了技术支撑。 关键词：气井；泡沫排水；智能加注装置；远程控制系统 中图分类号 ：T E 3 7 7 文献标识码：A文章编号 ：1 0 0 1 4 5 7 8 ( 2 0 1 2 )0 9 0 0 7 8 0 3 I n t e l l i g e n t I n j e c t i o n De v i c e f o r Ga s We l l F o a m Dr a i n a g e T i a n We i ， J i a Y o u l i a n g ， C h e n D e j i a n ， Y a n g Y a c o n g ， Y a n g X u d o n g ， G u o B i n ( 1 R e s e a r c h I n s t i t u t e o f O i l &G a s T e c h n o l o g y ， P e t r o C h i n a C h a n g q i n g O i e l d C o m p a n y 2 N a t i o n a l E n g i n e e r i n g L a b o r a t o r y r E x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p m e n t of L o w P e r m e a b i l i t y O i l & G a s F i e l d s 3 S e c u r i t y&E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n S u p e r v i s o r y D e p a r t m e n t of C h a n g q i n g O i e l d ) Ab s t r a c t ：T h e c o s t s o f a r t i fi c i a l i n j e c t i o n o f g a s w e l l f o a m d r a i n a g e a n d p r o d u c t i o n a r e h i g h a n d l a b o r i n t e n s i t y i s l a r g e C o n s i d e r i n g t h e p r o b l e m，t h e a u t o ma t i c b a r - d r o p p e r a n d a u t o m a t i c a g e n t i n j e c t o r w e r e i n v e n t e d a n d t h e s t u d y a n d a p p l i c a t i o n o f t h e s u p p o r t i n g t e c h n o l o g y o f foa m d r a i n a g e d i g i t a l i z a t i o n we r e c a si e d o u t T h e b a r d r o p p e r ma i n l y c o n s i s t s o f s h e l l ，e l e c t r o ma g n e t i c h e a d，r o t a r y t a b l e a n d b a r s t o r a g e T h e b a r d r o p p i n g p r o c e s s i s s a f e a n d r e l i a b l e T h e a u t o m a t i c a g e n t i n j e c t o r m a i n l y c o n s i s t s o f s o l a r e n e r g y c e l l p a n e l ， b a t t e ry， i n v e r t e r ， p i s t o n p u mp ， a g e n t c a s e a n d r e mo t e c o n t r o l l e r I t i s c o mb i n e d w i t h t h e d i g i t a l i z e d r e mo t e c o n t r o l s y s t e m t o a c h i e v e a u t o ma t i c q u a n - t i t a t i v e i n j e c t i o n o f fo a m a g e n t d e p e n d i n g o n t h e s t a t i o n c o n t r o l s o f t w a r e t o g i v e t h e i n s t r u c t i o n T h e fi e l d a p p l i c a t i o n t o 8 6 we l l s i n d i c a t e s t h a t t h e e q u i p me n t i s s t a b l e i n p e r f o r ma n c e a nd h i g h i n a u t o ma t i o n T h e a c c u mu l a t e d g a s p r o d u c - t i o n g r o w t h i s 8 1 1 0 。 m ， w i t h 2 1 m i l l i o n Y u an ( R M B)o f a n n u a l p r o d u c t i o n a n d o p e r a t i o n c o s t s b e i n g s a v e d Ke y wo r d s ：g a s w e l l ；foa m d r a i n a g e ；i n t e l l i g e n t i n j e c t i o n d e v i c e ；r e m o t e c o n t r o l s y s t e m 0 引 言 泡沫排水采气是向井筒注入一定比例的起泡剂 后 ，在天然气流的搅动下 ，使井底积液转变为泡沫 状流体 ，从而降低积液密度 ，减小地层水 的表面张 力 ，达到举升井筒积液的目的。该技术具有设备简 单 、施工容易 、见效快 、不影响气井正常生产等优 点 ，作为排水采气主体技术 已在气 田得到普遍 应 用 卜 。液体起泡剂主要采用柱塞泵 、泡排车 基金项 目：中国石油天然气股份有限公 司项 目 “ 长庆油田油气 当量上产 5 0 0 0万吨关键 技术” ( 2 0 0 8 E一1 3 ) 。气井泡沫排水球 自动投 放装置已获国家专利 ，专利号 ：2 0 1 0 2 0 5 8 8 3 3 1 9 。 2 0 1 2年 第4 0卷 第9期 田 伟等：气井泡沫排水智能加注装置 7 9 加注 ，固体起泡剂需要人工井 口加注 ，雨雪天气不 能按计划定时定量加注起泡剂 ，降低了气井泡排效 率。随着气 田的开发 ，需要采取泡沫排水措施的气 井大量增加 ，泡沫排水作业存在人员劳动强度大、 操作和管理费用高等问题 。鉴于此 ，研发了井 口自 动注剂装置和泡沫排水棒 自动投放装置_ o j 通过 与气 田数字化技术结合 ，该装置可实现起泡剂远程 自动定量投放 ，确保泡沫排水措施的有效性 ，大大 降低管理和操作费用 。通过装置的现场应用 ，目前 已形成成熟的配套工艺 ，为提高气井采收率提供了 新的技术手段。 1 井 口智 能加注装 置 1 1 固体泡排棒 自动投放装置 1 1 1 结构 如图 1 所示 ，固体泡排棒 自动投放装置主要由 壳体、电磁头 、转盘和储棒筒等组成。壳体承压分 为 1 0 MP a 、2 1 MP a 2个系列 ，可按需求设置多个 投棒筒 。设计符合 防爆 、防腐要求 ，满足气井需 厂 图 1 固体泡排棒 自动投放装置结构示意图 F i g 1 S t r u c t u r d i a g r a m o f a u t o ma t i c b a r d r o p p e r 1 一壳体；2 一转盘；3 储棒筒 ； 4 一心轴；5 电磁头； 6 一 防爆盒 ；7 顶 板 ；8 一压 力表 ；9 放 空 阀 ；1 0 一电 磁铁 ；1 1 一拉杆 ；l 2 一 回位 弹簧 ；l 3 一棘轮 ；1 4 一棘爪 。 要。装置完成 1 次投棒需 6 5 S ，转动相位准确 ，投 棒过程安全可靠 ，节能省电。 1 1 2 工作 原理 储棒筒转轮顶部装有单向棘轮 、棘爪 ，使转轮 只能向一个方 向转动。棘 轮的驱动用 电磁铁来 实 现 ，电磁铁每通电 1 次 ，转轮旋转 1 个储棒筒对应 的角度 ，投入 1 根泡排棒 。装置顶部有放空阀、压 力表和加料孔 ，当泡排棒投完后 ，关闭投放装置下 方井 口上的截止阀，打开顶盖上的放空阀 ，当压力 表显示投放装置 内压力为 0时 ，旋开加料孔 密封 盖，点动磁铁 ，依次加入泡排棒。加料完成后 ，旋 紧加料孔密封盖 ，缓慢打开井 口上的截止阀，使投 棒装置内的压力与井 口压力相同。 1 2液体起泡剂 自动加注装置 1 2 1 结构 如图2所示 ，液体起泡剂 自动加注装置主要 由 太阳能电池板、蓄电池 、逆变器 、柱塞泵 、药剂箱 及远程控制器等部分组成。柱塞泵排量及压力等级 可根据气井工况选择 ，柱塞泵连续工作时间不小于 1 0 h 。装置采用集成橇装 ，体积小 、质量轻 ，移动 安装方便 ，其主要设计参数如下 。 太阳能电池板 ：4 8 V、功率 1 3 0 W； 蓄电池：供 5 5 0 W 电动机运转 5 h ； 逆变器 ：将 4 8 V直流 电转变为 3 8 0 V交流电； 柱塞泵 ：额定压力 2 5 M P a 、流量 6 0 L h ； 药剂箱 ：容积 1 1 1 3 。 图 2 自动 注 剂 装 置 结 构 示 意 图 F i g 2 S t r u c t u r d i a g r a m o f a u t o ma t i c a g e n t i e c t o r 1 一太阳能面板 ；2 一箱体 ；3 一箱体 门；4 一柱塞 泵 ；5 一远 程 控制器 ；6 一 电压 ( 流 )表 ；7 一仪表控制按钮 ；8 一药剂箱 。 1 2 2 工作原 理 井 口自动加注装置由太阳能系统发电，蓄电池 组提供动力源 ，经过逆变器将 4 8 V直流 电转变成 3 8 0 V交流 电给柱塞泵提 供动力 ，泵上装有 溢流 阀，可对 02 5 M P a范围内的压力进行设定调节 ， 设备超压运行时 ，液体通过溢流阀流出，达到压力 调节的 目的。柱塞泵出口通过装有单 向阀的高压管 2 0 1 2年 第 4 0卷第9期 高硕等：磁记忆信号用于高压金属密封的密封性检测 关联 其关系满足式 ( 1 4 ) ，可 以通过检测螺栓应 力状态反映金属密封环的密封性 ； ( 2 )现场试验验证 了磁记忆检测方法在高压 金属密封密封性检测上的可行性 ，便携式磁记忆检 测装置可以很好地同时监测法兰盘上多个螺栓的应 力状态 ，进而实现对密封圈密封状态 的快速在线检 测 ； ( 3 )通过对磁 记忆检测结果 的分析 ，结合螺 栓应力状态与金属密封性之间的关系 ，得出了高压 金属密封密封性失效的磁记忆判定准则 。 参考文献 孙见君，魏龙 ，顾伯勤 机械密封的发展历程与 研究 动 向 J 润 滑 与 密 封 ，2 0 0 4 ( 4 ) ：1 2 8 1 31， 1 3 4 李龙，陈国卓 高压油气井口装置阀体端部螺纹法 兰的设计 J 石油机械，2 0 0 5 ，3 3( 6 ) ：2 7 2 8 冷建成，徐敏强，李建伟，等 磁记忆信号与应力 之间的关系 J 哈尔滨工业大学学报，2 0 1 0 ，4 2 ( 2 ) ： 2 3 2 2 3 5 王文江 磁记忆检测技术与应用方法研究 D 大庆 ：大庆石油学 院 ，2 0 0 3 G B 1 5 0 - 1 9 9 8钢制压 力容器 S 北京 ：中 国标 准 出版社 ，1 9 9 8 吴字 法兰连接中螺栓预紧力及垫片密封性的研 究 J 炼油技术与工程，2 0 0 6 ，3 6( 7 ) ： 4 5 4 8 7 高旭，曾国英 ，李婷婷 螺纹连接法兰结构的模 态分析 J 中 国重 型装备 ，2 0 0 9 ，9 ( 3 ) ： 3 3 3 5 8 A S ME锅炉 和压力容器规范 附录 s 北 京 ：中 国石化出版社 ，2 0 0 7 9 S a b l i e M J ，B u r k h a r d t G L，wu nHK，e t a 1 Am o d e l f o r t he e ffe t e o f s t r e s s o n t he l o w f r e q ue n e y h a r mo n i c c o n t e n t o f t h e ma g n e t i e i n d u c t i o n i n f e r r o ma g n e t i c ma t e r i a l s J A P P I P h y s ，1 9 8 8 ，6 3 ( 8 ) ：3 9 3 0 3 93 2 1 0 刘东旭 铁磁材料磁记忆应力检测技术力- 磁关系 机 理研究 D河北 ： 燕山大学 ，2 0 1 0 1 1 汪滨波，廖昌荣 ，骆静，等 金属磁记忆检测技 术的研究现状及发展 J 无损检测 ，2 0 1 0 ，3 2 ( 6 ) ：4 6 7 4 7 4 1 2 郭联欢 ，李著信，苏毅，等 拉应力对管线钢 磁导率及磁记忆信号的影响 J 后勤工程学院 学报 ，2 0 1 1 ，2 7 ( 6 ) ：2 6 3 O 第一作者简介：高硕，女，生于 1 9 8 7年，2 0 0 9年毕 业于 中南大学微 电子制造工程专业 ，现为在读 硕士研究生 ， 研究方 向 为 机 械 设 备 状 态 检 测 与故 障 诊 断。地 址： ( 1 0 2 2 4 9 )北京市 昌平 区。Em a i l ：s m i l e e r i n 1 2 6 e o m。 收稿 日期 ：2 0 1 20 4 2 4 ( 本文编辑王刚庆 ) ( 上 接 第 8 0页 ) 了员工劳动强 度及生产运行成本 ，提高 了生产效 率，为泡沫排水采气的推广应用提供了技术支撑。 ( 3 )通过室 内研究和现场应用 ，气井泡沫排 水数字配套技术已经成熟 ，能够有效实施气井泡沫 排水数字化管理 ，具有巨大的社会和经济效益 ，有 着广阔的应用前景 。 2 3 4 参考文献 文昌玉，虞建华 ，燕 自峰，等 泡沫排水采气技术 在塔里木油田的应用 J 石油钻采工艺，2 0 0 7 ， 2 9 ( 4 ) ：1 0 01 0 1 雷宇 本井 气柱 塞气 举 完井 管 柱 的研 制 与应 用 J 石油矿场机械 ，2 0 0 7，3 5( 6 ) ：6 l一 6 3 李安建 ，王京舰 ，李建奇 泡沫排水 采气工 艺技术 在苏里格气 田的应 用 J 内蒙古石 油化 工， 2 0 0 8。 2 3：7 27 4 张文洪 ，马强 泡沫排 水采气工 艺在大 牛地气 田 的试 验 效 果 分 析 J 油 气 井 测 试 ，2 0 0 5 ，1 4 ( 4)： 4 24 4 5 6 7 8 9 王大勋，徐春碧 含水气井泡沫排水采气工艺设计 J 重庆石油高等专科学校学报 ，2 0 0 4( 6 ) ：2 4 26 吴江宁，袁斌，张延生，等 油田用 自动加药系统 的研制 J 石油机械 ，2 0 0 1 ，2 9 ( 6 ) ：2 5 2 7 李畅，油田注水自动加药系统及其在锦州油 田的 应用 J 石油机械，2 0 0 2 ，3 1( 3 ) ：6 56 6 刘留栓，李现东，王永平，等 新型井 口微量连续 加药泵的研制 J 石油机械 ，2 0 0 2 ，3 0( 3 ) ：3 6 3 7 张淑卿 ，李福进，李学刚油井清蜡用智能点滴加 液装置 J 石油机械，2 0 0 8 ，3 6( 3 )：5 8 6 0 第一作者简介：田 伟 ，高级工程师，生于 1 9 7 5年 ， 1 9 9 8年毕业于西安石油学院，现从事采气工艺技术研究工 作。地址： ( 7 1 0 0 1 8 ) 陕西省西安市。电话： ( 0 2 9 ) 8 6 5 9 0 6 7 0 。 E ma i l ：t w c q p e t r o c h i n a c o m e n。 收稿 日期 ：2 0 1 2 0 62 1 ( 本文编辑谢守平 ) 1 J J J 1 j l 2 3 4 5 6 rL r L r L r I