丛式油井多井井口远程自控加药装置

丛式油井多井井口远程自控加药装置
田殿龙;杨仓海;樊晨
【摘要】针对油田丛式油井清防蜡剂人工添加存在的弊端，研制出一种适合于油田丛式井组多井井口远程自控加药装置。

该装置以MSP430超低功耗单片机为自控核心，通过控制多路电磁阀岛和高压计量柱塞泵来实现井口加药的自动化远程控制和一机多井加药。

现场试验表明，该装置的应用使人员上井间隔由原来的3~5天延长至15~30天，高套压油井加药效率提高1倍以上。

采用自动加药装置以15天上一次井计算，一年运行费用为1.31万元，年节省费用6.41万元。

以目前投用自动加药装置60套计算，年节约费用384.6万元，若长期应用，其经济效益将更加显著。

【期刊名称】《油气田地面工程》
【年(卷),期】2013(000)012
【总页数】2页(P155-156)
【关键词】丛式井组;清防蜡剂;井口加药;远程自动化
【作者】田殿龙;杨仓海;樊晨
【作者单位】中国石油长庆油田分公司油气工艺研究院低渗透油气田勘探开发国家工程实验室;中国石油长庆油田分公司油气工艺研究院低渗透油气田勘探开发国家工程实验室;中国石油长庆油田分公司油气工艺研究院低渗透油气田勘探开发国家工程实验室
【正文语种】中文
针对油田丛式油井清防蜡剂人工添加存在的弊端，研制出一种适合于油田从式井组井口远程自控加药装置，使油井井口加药能够实现远程自动化控制和一机多井加药，减少人员和车辆的动用次数，可大大降低工人加药的劳动强度，降低井口加药成本，真正实现井口加药的精细可控。

1.1 基本结构及关键部件
丛式油井远程自控加药装置主要由药箱、多路电磁阀岛、高压电磁球阀、高压计量泵、控制柜、磁翻板液位计、天线等组成，装置的结构见图1。

在保证井口流程改动最小且不会对井口集输流程有影响的原则下，以井口套压处作为加药装置的井口连接处，通过特制的三通，可有效地实现了加药装置与井口套管的连接。

多路电磁阀岛是电磁阀、溢流阀和各井口管线连接的载体，其8个出口连接高压
电磁球阀，是实现一机多井加药的主要部件。

其主要技术特点为：①有1个进口，8个出口，最大可支持8口井的加药；②可通过RTU控制高压电磁球阀，实现多
井可控加药；③具有压力保护功能，当出口阻塞或套压异常时，可自动开通回流阀打循环，使阀体免受高压影响而出现安全事故；④耐高压，整体化，结构简单，维护方便。

1.2 远程控制系统设计
为了满足油井功图计量和视频监控等数字化设备的需要，目前长庆油田丛式井场都安装了无线网桥天线，实现了井场到站点的无线通信。

整个油区组建了油田局域网，为油井井口加药的无线远程自动控制提供了可靠的通信基础。

加药装置内置的通信模块能使加药装置与井场无线网桥之间实现无线通信，而通过网络协议转换器MOXA5110则可将井场网桥接收到的远程控制端网口指令转变为加药机可以识别的串口指令，从而实现远程控制端和井场加药机之间的无线通信。

油田丛式井远程自控加药装置中的RTU控制器以MSP430低功耗单片机为核心，
通过自主研发的基于uCOSII嵌入式实时操作系统控制多路电磁阀岛上的高压电磁球阀和高压计量柱塞泵，从而实现油田丛式井组井口加药的自动化控制和一机多井加药。

该装置能在远程控制终端实时显示加药机工作状态、网络状态等。

当系统工作时，根据井口加药量的需要预先设置好柱塞泵排量，单片机可根据远程控制端指令自动控制柱塞泵和高压电磁球阀的工作时长和停止时长，实现给指定井口加药。

1.3 加药工艺流程
现场人员无需上井场，只需在集输站点的远程控制终端上将设置好的加药参数以指令的形式（通油区的无线网络）发送到选定的井场即可，加药机通过无线通信模块接收到指令。

加药机的RTU控制器依据指令要求的加药量和加药时间自动控制相应继电器的吸合，接通电磁阀电源使之处于开启状态，并使高压计量泵动作，从而实现加药的远程自动控制。

同时，加药机RTU将采集到的加药记录和药箱液位数据通过无线网络远传至集输站点终端，实现井口加药数据的采集、监测和控制。

2.1 现场试验
截至目前，已在长庆油田各采油厂累计安装60套加药装置（辖井324口）。

在现场试验过程中，针对所遇到的问题，对装置进行改进和完善。

（1）针对加药时套管气过大回窜造成泵不上的问题，通过在井口接口处添加单流阀得以解决。

（2）远程控制软件增加了加药机运行状态和网路状态显示、指令列表显示和指令删除、批量手动远程加药等实用功能，容错性更好，操作更加简便、快捷。

（3）以功图计量数据为依据，对加药方式进行对比分析研究：关1井第一阶段采用的是人工井口加药，每次25L，时间间隔为5天；第二阶段采用连续点滴式远程自控加药，即每2小时加药一次，一天12次，每天加药量为5L，每月所加总药量与人工井口加药一致；第三阶段采用冲击式远程自控加药，加药量、加药周期与人工加药保持一致，即5天一次，一次25L。

通过对比发现，第三阶段油井功
图最大载荷较第一阶段下降了8.8kN，较第二阶段下降了8.0kN，说明冲击式加
药的清蜡效果比人工和连续点滴式加药效果好。

原因是采用连续点滴式加药，将大量药剂平均到每天分时段少量添加，由于一次投加药量太少且井筒较深，投加的药品多黏挂于井壁上，真正到达动液面的有效药量较少，从而影响了清蜡效果；人工加药方式虽然在理论上与冲击式加药在加药量和频次上一致，但在实际中，人工加药由于受到人为因素和天气、路况等因素的影响，药品的添加很难做到定时、定量，极大地影响了加药效果，造成清蜡效果不佳；冲击式加药能做到定时、定量加药，不受人为因素和天气路况因素的影响，加药效果较好。

2.2 应用效果评价
（1）装置的应用实现了井口加药的远程自动化控制，一机多井加药，最大可支持
8口井加药。

加药频度及药量做到精细可控。

（2）减轻了工人的劳动强度，节省了作业费用。

在药箱容量500L的情况下，基
本上只需半个月进行一次药品的添加，减少了工人和车辆上井加药次数。

（3）保证了油井的正常生产，减少了作业次数，油井示功图最大载荷明显降低，延长了油井的检泵周期和热洗周期。

目前在用60套装置工作时间已达1年，运行状态良好。

与应用加药装置前对比，油井热洗次数降低30%。

（4）直接用抽吸加药泵就可将药加入到药箱中，提高了油井加药效率。

（5）远程控制软件易学、易用，界面简单明了，操作便捷，嵌入式数字化管理平台便于数字化管理。

（6）保护了油层，避免了因频繁洗井对油层的伤害。

3.1 社会效益
装置的应用转变了井口加药的管理模式，实现了井口加药的自动化管理，降低了劳动强度，提高了生产效率。

现场人员无需上井，只需在站点就可以实现井口加药的远程控制，无人值守，定时加药。

无需考虑天气及路况等因素对加药的影响，减少
了人员和车辆的动用次数。

在油井高套压的情况下，较原有加药方式，加药效率提高1倍以上，提高了油井加药效率，提高了油井数字化管理水平，具有良好的社会效益。

3.2 经济效益
采用该装置后，人员上井间隔由原来的3～5天延长至15～30天，操作人员由原来的2～3人减少为1人。

以单个井场3天上一次井计算，操作人员3人和车辆上井一次费用约为633元，一年费用约为7.72万元。

采用自动加药装置以15天上一次井计算，一年运行费用为1.31万元，年节省费用6.41万元。

以目前投用自动加药装置60套计算，年节约费用384.6万元，极大地节省了车辆和人员费用。

若长期应用，其经济效益将更加显著。