智能間開控制系統(tǒng)

1. 氣井積液和間開控制生產(chǎn)

氣井在開發(fā)生產(chǎn)的中后期，由于能量衰減，產(chǎn)氣量下降，都會(huì)進(jìn)入井筒積液狀態(tài)。井筒積液會(huì)造成油壓降低、井底壓力升高和地層生產(chǎn)壓差下降，從而導(dǎo)致產(chǎn)氣量進(jìn)一步下降甚至水淹停產(chǎn)。井筒積液氣井必須采取排水采氣措施，排出井筒積液，才可恢復(fù)氣井的生產(chǎn)。排水采氣措施有泡排、間歇生產(chǎn)、柱塞排水、氣舉等等。采用間開控制系統(tǒng)進(jìn)行間歇控制間開閥，讓氣井保持進(jìn)行間歇生產(chǎn)是一種有效的排水采氣措施，間歇生產(chǎn)方式具有無污染、易實(shí)現(xiàn)、無需人員值守等優(yōu)點(diǎn)。

2. GIS01-50井口電動(dòng)智能間開控制系統(tǒng)

中山樂滿石油設(shè)備有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的GIS01-50井口電動(dòng)智能間開控制系統(tǒng)主要應(yīng)用于氣井的間歇生產(chǎn)和流量/壓力調(diào)節(jié)，特別適合于無人值守和無電源的井場。間開系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)氣井油壓套壓數(shù)據(jù)采集，氣井的自動(dòng)開啟關(guān)閉控制，還可以根據(jù)油套壓數(shù)據(jù)或定時(shí)來進(jìn)行自動(dòng)的啟閉間歇控制。GIS01-50井口間開控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高度集成式設(shè)計(jì)，間開閥的閥門/執(zhí)行器/驅(qū)動(dòng)器集成為一體，可替代安裝在采氣樹的角閥位置，也可以焊接安裝的管道的其他位置，其他太陽能板、電池和通訊控制器安裝在和間開閥分開的位置。

圖1 智能間開控制系統(tǒng)井場布局

圖2 間開閥安裝在原針閥位置

3. 間開控制系統(tǒng)的組成

間開控制系統(tǒng)由間開閥、太陽能板、電池箱、油套壓變送器和通訊控制器組成。

（1）間開閥

間開閥集成了閥門、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)控制板和螺桿執(zhí)行器。間開閥替代安裝在采氣樹的角閥位置，也可以焊接安裝的管道的其他位置。

圖3. 間開閥替代安裝在采氣樹的角閥位置。

圖4. 間開閥焊接安裝在管道的其他位置。

（2）太陽能板

通過立桿安裝在電池箱上。

圖5. 智能間開控制系統(tǒng)太陽能板

（3）電池箱

電池箱包括電池和充放電控制器。

（4）油套壓變送器

油套壓變送器通過三通分別和采氣樹上原有的油套壓表連接在一起。

（5）通訊控制器

安裝在太陽能板背面，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和通訊控制。

圖6. 智能間開控制系統(tǒng)控制器

4. 性能參數(shù)

智能間開控制系統(tǒng)應(yīng)用于井筒積液氣井的間開生產(chǎn)控制，該生產(chǎn)方式要求間開控制系統(tǒng)在復(fù)壓時(shí)能徹底關(guān)斷，使得油壓得以恢復(fù)，在開井時(shí)控制方式靈活使得產(chǎn)氣和攜液最大化。GIS01-50智能間開控制系統(tǒng)性能參數(shù)如下：

1. 壓力等級(jí):35MPa
2. 閥門不泄露關(guān)斷壓差≥16MPa
3. 閥門細(xì)分調(diào)節(jié)精度：1%開度
4. 閥門不凍堵最低環(huán)境溫度：-30℃
5. 閥門可現(xiàn)場手搖控制開關(guān)
6. 執(zhí)行器供電電壓：24VDC
7. 執(zhí)行器推力≥15000N
8. 遠(yuǎn)程通信方式：中國移動(dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò)
9. 電池電壓：24VDC
10. 供電方式：太陽能板供電
11. 遠(yuǎn)程控制方式：電腦終端設(shè)定控制，壓力自動(dòng)控制和定時(shí)控制。

5. 系統(tǒng)功能

智能間開控制系統(tǒng)應(yīng)用于井筒積液氣井的間歇控制，維持氣井間歇生產(chǎn)狀態(tài)，控制該系統(tǒng)功能如下：

1. 電腦終端設(shè)定開、關(guān)閥門
2. 油套壓自動(dòng)控制方式，設(shè)定開井油壓，壓力恢復(fù)達(dá)到設(shè)定值，自動(dòng)開井。閥門開度根據(jù)油壓變化自動(dòng)細(xì)分調(diào)節(jié)。關(guān)井根據(jù)套壓上升幅度，判斷開始積液關(guān)井。
3. 定時(shí)控制方式，設(shè)定開井時(shí)間、關(guān)井時(shí)間，自動(dòng)運(yùn)行。
4. 無線局域網(wǎng)油套壓數(shù)據(jù)采集
5. 遠(yuǎn)程監(jiān)測油套壓和閥門開關(guān)狀態(tài)
6. 遠(yuǎn)程電腦終端設(shè)置間開控制參數(shù)

6. 間開控制系統(tǒng)的安裝和服務(wù)

智能間開控制系統(tǒng)的安裝十分簡單，安全和環(huán)保。主要部件間開閥也是法蘭連接，直接替換采氣樹上的針閥即可。整個(gè)安裝過程無需動(dòng)火，不使用化學(xué)藥劑，沒有遺留殘留物。具體安裝步驟如下：

（1）間開控制系統(tǒng)安裝井場布局

智能間開控制系統(tǒng)的間開閥替代安裝在原針閥位置，其他部件安裝在井場的外圍。

（2）調(diào)節(jié)閥的安裝

間開閥上有兩個(gè)法蘭，其尺寸是按照常規(guī)采氣樹上的針閥的尺寸設(shè)計(jì)，可不用動(dòng)火地卸下法蘭連接的針閥，裝上間開閥，注意介質(zhì)方向，在法蘭上鎖緊螺栓即可。如果采氣樹上沒有針閥的法蘭或不愿（或不能）把間開閥安裝在針法位置，可以在布局圖中流程的位置截?cái)嘣芫€，把間開閥焊接在管線中，注意間開閥標(biāo)記的介質(zhì)方向應(yīng)和流程實(shí)際介質(zhì)方向相同。

（3）其他部件的安裝

在布局圖所示位置或井場外圍處（盡量接近調(diào)節(jié)閥）挖一個(gè)尺寸和電池箱尺寸箱配合的深約0.45米的坑以及坑和調(diào)節(jié)閥處之間的深0.3米溝。將電池箱放在坑里，連接立柱，鎖緊立柱和電池箱的四個(gè)螺栓，最后把連接了中心控制器的太陽能板安裝在立柱頂端，對(duì)好日照方向，鎖緊太陽能板和立柱的螺栓。連接電池箱至中心控制器的五條連線，連接電池箱和調(diào)節(jié)閥的兩條連線并把連線放置在預(yù)先挖好的溝里。

（4）間開控制系統(tǒng)的通訊測試

接通電池箱的總電源，并在中心控制器旁可聽到每30秒一次的“滴”聲響，說明油套壓無線信號(hào)傳輸正常。在網(wǎng)站上查看該系統(tǒng)信號(hào)顯示在線，說明中心控制器的GPRS通訊系統(tǒng)工作正常。

（5）間開控制系統(tǒng)的控制測試

在電腦終端設(shè)置閥門的開度，查看到現(xiàn)場調(diào)節(jié)閥的運(yùn)行行程和設(shè)置的一致，說明間開控制系統(tǒng)的間歇控制功能正常。

7. 間開閥的種類和區(qū)別

國內(nèi)各個(gè)間開控制系統(tǒng)供應(yīng)商使用的間開閥各有不同，它們具有不同的特點(diǎn)：

（1）電動(dòng)針閥作為間開閥

系統(tǒng)不提供調(diào)節(jié)閥，就利用采氣樹原有的針閥，在針閥上加裝電動(dòng)控制裝置而實(shí)現(xiàn)間歇控制，該方案成本最低的間歇生產(chǎn)方式。針閥是一種調(diào)節(jié)流量的特種閥門，其關(guān)斷性能很差，當(dāng)系統(tǒng)需要關(guān)井復(fù)壓時(shí)針閥往往不能關(guān)斷而漏氣。該種間開控制系統(tǒng)的復(fù)壓效果差，同時(shí)也影響了開井時(shí)的攜液效率，是一種低成本低性能的間歇控制方案。

（2）氣動(dòng)薄膜閥作為間開閥

氣動(dòng)薄膜閥以套管氣為驅(qū)動(dòng)氣源，但套管氣通常有油污和雜質(zhì)，即使套管氣經(jīng)過過濾還是會(huì)導(dǎo)致雜質(zhì)油污聚集在薄膜閥的薄膜上，從而導(dǎo)致閥門的開啟和關(guān)斷的間歇控制性能大大下降。為了讓薄膜閥正常工作，必須每30天甚至更短時(shí)間到井口清理維護(hù)薄膜閥，這會(huì)給維護(hù)工作造成很大的負(fù)擔(dān)和成本。另外薄膜閥因結(jié)構(gòu)的原因，在油壓高于7Mpa時(shí)，關(guān)斷性能大幅度下降，間歇控制無法正常進(jìn)行。

（3）電動(dòng)球閥作為間開閥

球閥的價(jià)格低廉。電動(dòng)球閥在關(guān)斷時(shí)，閥體球面結(jié)合部的面積最大，水汽會(huì)附著在整個(gè)球面結(jié)合部。在冬季水汽結(jié)冰后，閥體球面完全被凍死，電動(dòng)驅(qū)動(dòng)無法推動(dòng)閥門再開啟，間歇控制也就無法實(shí)現(xiàn)。

（4）高壓差防凍控制閥作為間開閥

該閥是我公司結(jié)合天然氣井間開生產(chǎn)方式的工況，克服了氣動(dòng)薄膜閥、電動(dòng)球閥和電動(dòng)針閥的缺點(diǎn)，專門為間開控制系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)的細(xì)分調(diào)節(jié)閥。該閥門不泄漏關(guān)斷壓差可達(dá)22MPa，細(xì)分調(diào)節(jié)可達(dá)1%，免維護(hù)時(shí)間可達(dá)1年之久，經(jīng)過多個(gè)油田井筒積液氣井的應(yīng)用，間歇控制性能十分可靠。我公司已經(jīng)為該間開閥申請(qǐng)了技術(shù)專利。

8. 相關(guān)證書

1. 實(shí)用新型智能間開采氣系統(tǒng)專利證;
2. 氣井生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動(dòng)監(jiān)測和分析軟件登記證書。
3. 防爆合格證;
4. 防凍堵調(diào)節(jié)閥檢測報(bào)告;