摘要：針對(duì)目前油井輸油管線在冬季時(shí)出現(xiàn)的管線凍堵問(wèn)題，該論文介紹了一種能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決凍堵問(wèn)題的裝置管線防堵控制器。該裝置主要由壓力控制器、油井開(kāi)關(guān)控制器兩部分組成。其原理為：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)摻水壓力和停井后輸油管線壓力設(shè)足兩個(gè)壓力值；當(dāng)輸油管線內(nèi)壓力高于捧水壓力時(shí)由壓力控制器發(fā)出信號(hào)自動(dòng)使抽油機(jī)停機(jī)；由于停機(jī)，輸油管線內(nèi)的壓力開(kāi)始回落，當(dāng)管線內(nèi)的壓力回落到低于捧水壓力時(shí)，捧水自動(dòng)掃線，當(dāng)輸油管線內(nèi)的壓力降至正常停井時(shí)管線壓力時(shí)，由壓力控制器發(fā)出信號(hào)自動(dòng)使抽油機(jī)開(kāi)機(jī)。這樣即防止了管線堵塞，同時(shí)又使得巡線人員能夠在地衣時(shí)間發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并采取相應(yīng)整改措施。#大限度地降低了管線凍堵事故的發(fā)生。
油井輸油管線進(jìn)入冬季時(shí)易出現(xiàn)管線凍堵事故，尤其是對(duì)于高粘度、高含蠟、三低一長(zhǎng)井、周期末出死油的并更為嚴(yán)重。盡管這些油井存在摻水管線，摻水壓力也基本正常，但是由于外界溫度的變化，油并產(chǎn)出物質(zhì)的變化，油并含水、產(chǎn)出物溫度的變化以及摻水溫度和壓力的波動(dòng)等客觀因素影響，油并混合液管線還是容易出現(xiàn)凍堵現(xiàn)象。據(jù)了解冬季管線凍堵在勝利油田的各采油廠都是客觀存在的。如發(fā)生管線凍堵事故，將會(huì)對(duì)油井產(chǎn)量、生態(tài)環(huán)境、安全生產(chǎn)以及工農(nóng)關(guān)系造成不必要的破壞與惡劣影響，因此為杜絕此類事故的發(fā)生我們進(jìn)行了管線防堵壓裂控制器的研制。
管線凍堵的過(guò)程不是一個(gè)短時(shí)間能夠完成的，它是一個(gè)輸油管線內(nèi)壓力的不斷增高的過(guò)程，當(dāng)管線內(nèi)部壓力超過(guò)摻水壓力時(shí)摻水就失去了作用，由于油并一直在生產(chǎn).管線內(nèi)介質(zhì)因無(wú)摻水的加溫和稀釋，管線內(nèi)介質(zhì)的推送將會(huì)使得管線越堵越嚴(yán)重。隨著管線內(nèi)壓力的不斷增高，當(dāng)超過(guò)管線的承受能力時(shí)就會(huì)出現(xiàn)穿孔、刺墊子、刺盤根盒甚至?xí)䦟?dǎo)致井下管柱出現(xiàn)問(wèn)題，與此同時(shí)電氣設(shè)備也會(huì)超負(fù)荷運(yùn)行。并且油并的凍堵事故大都發(fā)生在較低溫度的冬季的夜間，若巡并人員不加密巡線時(shí)間段，巡線將很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)。
管線凍堵事故一旦發(fā)生，處理時(shí)需停井，用高壓氣體、液體將管線頂通后才能再次生產(chǎn)�，F(xiàn)在以稠油并為例簡(jiǎn)述一下凍堵及處理的全過(guò)程:草20-XX井(屬于稠油三低一長(zhǎng)井、且管線跨溝)19:00夜班巡并時(shí)油井正常生產(chǎn)、計(jì)量間摻水壓力溫度正常(管線開(kāi)始凍堵但管線內(nèi)壓力還未超過(guò)摻水壓力)。24:00巡并時(shí)油井正常生產(chǎn)、計(jì)量間摻水壓力正常溫度稍有下降(此時(shí)管線內(nèi)壓力已超過(guò)摻水，只是由于溫度傳遞和保溫效果較好導(dǎo)致?lián)剿疁亟稻徛?。2:00夜巡發(fā)現(xiàn)油并正常生產(chǎn)、摻水溫度明顯下降，通知大隊(duì)值班人員處理。
2:15大隊(duì)值班人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，同時(shí)通知停并并對(duì)摻水量進(jìn)行調(diào)節(jié)，計(jì)劃用摻水頂通管線，但此時(shí)油管內(nèi)壓力已經(jīng)遠(yuǎn)超摻水壓力，摻水已失去流動(dòng)性，同時(shí)摻水末端和跨溝管線處開(kāi)始凍結(jié)。處理至6:00無(wú)結(jié)果，報(bào)礦上壓風(fēng)機(jī)掃線。7:30壓風(fēng)機(jī)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)但由于管線長(zhǎng)，只能開(kāi)孔分段掃線，于是人員開(kāi)始挖坑找管線(一般50米左右一個(gè)坑)另一部分人員對(duì)過(guò)溝管線進(jìn)行加溫(一般采取火燒)。分段掃線，每掃通一段管線只是達(dá)到氣通，還要用摻水繼續(xù)將管線內(nèi)的死油掃除，才能達(dá)到液通。若該管線長(zhǎng)度超過(guò)500米或更長(zhǎng)且管線內(nèi)原油粘度過(guò)高，掃通這條管線至少需要24-48小時(shí)。
可想而知人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、停井耽誤的原油產(chǎn)量、掃死油時(shí)造成的污染、挖坑時(shí)要處理的工農(nóng)關(guān)系、HSE隱患等等會(huì)消耗大量的人力、物力、財(cái)力。若因輸油管線因凍堵造成穿孔，其造成的損失將更大。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)這一實(shí)際情況，我們開(kāi)展了管線防堵壓力控制器的研制，研制成功后進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果非常明顯，安裝該裝置的10口并在2年內(nèi)均未出現(xiàn)管線凍堵事故。
管線防堵壓力控制器結(jié)構(gòu)及工作原理
該裝置主要由管線壓力控制器、油并開(kāi)關(guān)控制器、無(wú)線信號(hào)發(fā)送器及接收器等部分組成。
其工作原理為:
(1)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)摻水壓力和停并后管線壓力在電接點(diǎn)壓力表1上設(shè)定兩個(gè)壓力整定值，高壓1.3MPa，低壓0.3MPao
(2)當(dāng)管線內(nèi)壓力達(dá)到1.3MPa時(shí)與1一電接點(diǎn)壓力表相連的2一信號(hào)發(fā)射器發(fā)出信號(hào)由3一信號(hào)接收器接收，再由6一直流變壓器開(kāi)啟4一控制繼電器JZ1實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停機(jī)。
(3)由于停機(jī)，管線內(nèi)的堵塞物質(zhì)不再增加，管線內(nèi)壓力開(kāi)始回落。
(4)當(dāng)管線內(nèi)的壓力回落到低于摻水壓力時(shí)，摻水系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)啟繼續(xù)掃線。
(5)管線被掃通后，當(dāng)壓力降至0.3MPa時(shí)，由1一電接點(diǎn)壓力表相連的1)一信號(hào)發(fā)射器發(fā)出信號(hào)由3一信號(hào)接收器接收，再由6一直流變壓器開(kāi)啟5一控制繼電器JZ2實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟機(jī)。這樣即防止了管線堵塞，同時(shí)巡線人員發(fā)現(xiàn)停井也會(huì)在地衣時(shí)間發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)采取相應(yīng)的措施。
工作參數(shù):
適用溫度:OCC-80`C
適用壓力:OMPa-1OMPa
適用電壓:220v交流電
壓力控制范圍:OMPa--1 OMPa(可調(diào))
二、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)
該裝置在室內(nèi)試驗(yàn)成功后進(jìn)行了相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。該裝置先后安裝在草20一平27、草20一平61等10口并上同時(shí)試驗(yàn)，自2010年2月份安裝后至2012年11月份，該10口井均未發(fā)生管線凍堵事故。
三、認(rèn)識(shí)及結(jié)論
(1)、該裝置體積小，拆裝方便，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，安全性能好，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)安全地衣的理念;
(2)、該裝置應(yīng)用防震電接點(diǎn)壓力表，該壓力表野外環(huán)境適用能力強(qiáng)，壓力值反應(yīng)靈敏，控制壓力值的范圍可根據(jù)需要任意調(diào)節(jié)，增大了該裝置的適用范圍;
(3)、該裝置的應(yīng)用可降低生產(chǎn)成本和人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率和經(jīng)濟(jì)效益，具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值;
(4)、該裝置適用于油井輸油管線以及集輸輸油管線等，可避免管線超壓事故的發(fā)生。
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