蘇里格氣田高壓氣井遠程自動開關(guān)井技術(shù)

摘要

蘇里格氣田高壓氣井遠程自動開關(guān)井技術(shù)，在現(xiàn)有氣井井口設(shè)備的基礎(chǔ)上，對井口節(jié) 流針閥進行改造升級，同時增加相應(yīng)的控制機構(gòu)。通過程序控制器和閥門開關(guān)控制器聯(lián)動， 實現(xiàn)對井口節(jié)流針閥的控制。通過監(jiān)測井口實時運行參數(shù)，模擬人工現(xiàn)場開關(guān)井的操作過程， 實現(xiàn)高壓氣井的遠程仿人工開關(guān)井作業(yè)。
關(guān)鍵詞：高壓氣井 遠程開井 仿人工作業(yè)

1 前言

隨著蘇里格氣田氣井?dāng)?shù)量的逐年攀升，氣井的日常開井、關(guān)井作業(yè)量逐年增多，特別是 間歇生產(chǎn)氣井的增加，使得氣井開關(guān)井作業(yè)更加頻繁。集氣站、天然氣處理廠的停產(chǎn)檢修， 會關(guān)閉大量的氣井，檢修完成后的開井作業(yè)量非常繁重。由于開井作業(yè)需要到每口氣井井口 操作，而實際的現(xiàn)場操作人員不足，特別是大批量氣井開井作業(yè)時，一是人員相對比較缺乏， 二是開井時間比較長，在一定程度上不能滿足上產(chǎn)的需要。
蘇里格氣田經(jīng)過 5 年的探索試驗，已經(jīng)初步建成了數(shù)字化氣田，形成了“數(shù)據(jù)采集與無 線傳輸、氣井遠程控制、單井電子巡井”等一系列數(shù)字化技術(shù)。通過可以“遠程控制的井口 電磁閥”對氣井進行定壓、定時開關(guān)井作業(yè)已經(jīng)基本實現(xiàn)。由于中低壓地面集輸系統(tǒng)運行壓 力限制，目前的遠程控制技術(shù)只能對高壓氣井進行遠程關(guān)井作業(yè)，高壓氣井的開井作業(yè)必須 到井場進行人工開井，尚未實現(xiàn)遠程自動開井作業(yè)。

2 蘇里格氣田中低壓集氣工藝模式

蘇里格氣田中低壓集輸工藝模式為：“井下節(jié)流、井口不加熱、不注醇、中低壓集氣、帶液計量、井間串接、遠程控制、常溫分離、二級增壓、集中處理”。主要是通過井下節(jié)流器將井筒高壓天然氣節(jié)流降壓后，經(jīng)采氣井口進入地面中低壓集輸系統(tǒng)。為了防止井下節(jié)流器突然失效，在井口安裝高低壓緊急截斷閥，確保節(jié)流器失效后，井口高壓天然氣被緊急截斷閥關(guān)閉，從而確保中低壓集輸管道的安全。因此，井口地面流程以緊急截斷閥為分界點，截斷閥上游為高壓系統(tǒng)，截斷閥下游為中低壓系統(tǒng)?，F(xiàn)有的井口設(shè)備主要有：采氣樹—井口節(jié)流針閥—緊急截斷閥（機械閥、電磁閥）—流量計—截止止回閥—采集氣管線。
為了對氣井生產(chǎn)情況進行有效的監(jiān)控和管理，防止氣井在異常情況下無法關(guān)斷，在采氣井口安裝了數(shù)字化設(shè)備，在實時采集現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)的同時，實現(xiàn)對井口緊急截斷閥的遠程關(guān)斷控制。

3 高壓氣井遠程自動開關(guān)井技術(shù)

遠程自動開關(guān)井，即是通過可以遠程控制開關(guān)的閥門，將閥門開啟、關(guān)閉。對于氣井而 言，遠程控制閥門的開關(guān)狀態(tài)，必須與天然氣采集輸系統(tǒng)相匹配，以避免高壓天然氣進入不 同壓力系統(tǒng)時出現(xiàn)超壓等安全風(fēng)險。此外，遠程自動開井技術(shù)必須符合蘇里格氣田的實際， 必須以“低成本”開發(fā)為前提，同時還要考慮高壓氣井開井節(jié)流降壓過程及氣流高速沖擊的 影響。

3.1 技術(shù)思路
以現(xiàn)有井口設(shè)備為主，通過升級改造井口節(jié)流針閥，增加動力傳動機構(gòu)與遠程控制設(shè)備， 實現(xiàn)傳動機構(gòu)與井口針閥聯(lián)動。通過遠程控制指令的下達，對井口針閥進行遠程操作，模擬 人工現(xiàn)場手動開關(guān)井作業(yè)。

3.2 設(shè)備組成
氣井井口遠程開關(guān)井設(shè)備主要由電控平衡式控制閥、電控緊急截斷閥、智能井口控制器、 閥門開度控制傳感器、太陽能+風(fēng)能電供電系統(tǒng)、以及油套壓變送器、管壓變送器、流量計 等設(shè)備組成。其中，電控平衡式控制閥、智能井口控制器、閥門開度控制傳感器為新增設(shè)備， 其他設(shè)備為井口原有設(shè)備。

（1）油套壓變送器、管壓變送器、流量計所監(jiān)測的壓力、流量瞬時信號，作為開關(guān)井 過程中系統(tǒng)狀態(tài)的判斷依據(jù)。太陽能+風(fēng)能電供電系統(tǒng)，為整個系統(tǒng)提供電力動力保障。
（2）電控平衡式控制閥，保留原有針閥的功能，增加電動控制功能和閥門開度監(jiān)測控 制功能。電控平衡式控制閥采用無刷電機驅(qū)動。
（3）井口緊急截斷閥與電控平衡式控制閥聯(lián)動，當(dāng)電控平衡式控制閥失效，或者開關(guān) 井作業(yè)失敗后，井口緊急截斷閥能夠第一時間關(guān)閉，從而確保下游管輸系統(tǒng)的安全。
（4）智能井口控制器是系統(tǒng)的核心，采用多個微控制器綜合控制，將各種信號收集， 在軟件程序的控制下，協(xié)調(diào)動作，智能的完成氣井的開關(guān)井功能。

3.3 遠程 控制仿人工自動開關(guān)井
由于蘇里格氣田采用井下節(jié)流、中低壓集輸工藝，因此氣井的開井作業(yè)必須保證在迅速降低井口油壓的同時，確保地面集輸管道系統(tǒng)運行壓力不超過管道設(shè)計運行壓力。在蘇里格氣田中低壓集輸工藝技術(shù)條件下， 遠程自動開關(guān)井的實施，必須要符合人工現(xiàn)場開關(guān)井的步驟，才可以確保遠程開關(guān)井的成功和安全。其核心工作是，通過實時監(jiān)測井口油壓、地面管線系統(tǒng)壓力、以及井口流量大小，及時根據(jù)井口各項運行參數(shù)對閥門開度進行實時的調(diào)節(jié)，從而確保在開井過程中地面系統(tǒng)不超壓，真正實現(xiàn)高壓氣井的遠程自動開關(guān)井作業(yè)。

3.3.1 遠程自動開井
目前，氣田日常人工現(xiàn)場開井作業(yè)，主要是通過現(xiàn)場開啟針閥來實現(xiàn)。人工開井作業(yè)的全過程要求操作人員實時觀察井口油壓、地面管線的壓力，人為控制井口針閥的開度，一方面要大氣量開井，快速將井口油壓與地面集輸系統(tǒng)壓力持平，一方面要確保采集氣管線不超壓，井口截斷閥不起跳，而且要避免因節(jié)流降壓過程形成水合物堵塞導(dǎo)致開井失敗。

3.3.2 遠程自動關(guān)井
氣井遠程自動關(guān)井有 2 種措施。一是通過向井口緊急截斷閥下達遠程關(guān)閉指令，使緊急截斷閥座封關(guān)閉，實現(xiàn)氣井的關(guān)斷。二是通過向井口可控式針閥下達關(guān)閉指令，通過針閥完全關(guān)閉氣井。方法一，可以快速將氣井關(guān)斷，但是冬季生產(chǎn)過程中閥體內(nèi)容易凍堵積冰，存在關(guān)閉不完全的風(fēng)險。方法二符合現(xiàn)場人工實際關(guān)井的操作，可以有效的將氣井關(guān)閉。

4 技術(shù)展望

高壓氣井遠程自動開關(guān)井技術(shù)的實現(xiàn)，將有效解決氣田檢修、停產(chǎn)期間大規(guī)模氣井繁重 的開關(guān)井作業(yè)程序，也將為間歇氣井生產(chǎn)制度的調(diào)整和自動開關(guān)井控制，以及氣井遠程加注 泡排藥劑開關(guān)井的實施等氣井管理工作，提供有效的技術(shù)保障。高壓氣井遠程自動開關(guān)井技 術(shù)不僅會解決高壓氣井開關(guān)井的問題，而且也會為低產(chǎn)低效井的精細化管理插上翅膀，大規(guī) 模大批量氣井井筒的精細化管理和“一井一法一工藝”的管理目標(biāo)必將實現(xiàn)。

參考文獻：
[1] 張建業(yè)，伍藏原，黃蘭，盧培華，王建順，李玉林.異常高壓氣井井口節(jié)流閥開度控制方法研究[J].石油鉆采工藝，2010，(S1).
[2] 吳革生，王效明，宋漢華，王憲文，于志剛.氣井井口智能生產(chǎn)控制系統(tǒng)[J].新疆石油天然，2008，(S1).
[3] 肖述琴，于志剛， 樊蓮蓮，商永濱.蘇里格氣田氣井井口遠程控制電磁閥研究[J].油氣田地面工程，，2009，(09).
[4] 陳擎東，李軍，羅輝.高壓氣井井口控制柜遠程關(guān)斷系統(tǒng)[J].油氣田地面工程[J]，2011，(08).
[5] 李戰(zhàn)平，魯艷峰.長北氣田氣井井口控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用[J].自動化儀表，2008，(03).
[6] 趙登榮，李新華.井場設(shè)備采集信息遠程傳輸系統(tǒng)研究與應(yīng)用[J].石油天然氣學(xué)報，2010，(05).

作者簡介:徐文龍，男，2005年7月畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東），長期從事天然氣開發(fā)技術(shù)與生產(chǎn)管理研究工作。通訊地址：陜西省西安市未央?yún)^(qū)鳳城三路巍然大廈A5002室，郵編710018，電話（029）86978159，
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