帶壓作業(yè)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的原理與應(yīng)用

楊寶華

（長城鉆探工程有限公司國際鉆修分公司，北京 100000）

隨著國內(nèi)帶壓作業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展，各油田對高壓油、水、氣井的帶壓作業(yè)需求逐年增加，為滿足保護(hù)環(huán)境和節(jié)約能源的需求，帶壓作業(yè)裝置也逐漸向模塊化、自動(dòng)化方向發(fā)展。帶壓作業(yè)是在高壓環(huán)境下進(jìn)行油管及工具起下操作，整個(gè)工作環(huán)境在一個(gè)密閉的空間內(nèi)完成，液控操作工人無法觀察到各防噴器的工作狀態(tài)、防噴器內(nèi)環(huán)空壓力、油管接箍的位置、工具的位置等。由于無法知道工具變徑部分的準(zhǔn)確位置，就只能在環(huán)形防噴器抱緊管柱的狀態(tài)下，讓油管接箍及工具變徑的部分通過，由于油管接箍及工具直徑大于管徑，這樣極大的縮短了膠芯的壽命，同時(shí)也降低了帶壓起鉆的安全性。

為了提高操作的安全性能，降低綜合成本。長城鉆探國際鉆修分公司研制了帶壓作業(yè)裝備自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)變徑工具在帶壓作業(yè)裝置內(nèi)位置的實(shí)時(shí)模擬顯示以及其它相關(guān)部件狀態(tài)的實(shí)時(shí)可視化。

一、帶壓作業(yè)自動(dòng)化控制監(jiān)測系統(tǒng)

該系統(tǒng)是由油管接箍檢測、位移檢測、環(huán)形密封器及固定卡瓦開關(guān)狀態(tài)檢測、平衡泄壓閥自動(dòng)控制、實(shí)時(shí)模擬顯示器、控制終端裝置等技術(shù)組成。

（一）油管接箍檢測裝置

油管接箍檢測裝置本體結(jié)構(gòu)內(nèi)嵌入帶壓作業(yè)裝置下橫梁短節(jié)內(nèi)部。檢測裝置采用電磁感應(yīng)原理設(shè)計(jì)，在井口高壓狀態(tài)下，油水混合介質(zhì)中，當(dāng)接箍通過油管接箍檢測裝置時(shí)，檢測裝置線圈的電感量會(huì)發(fā)生變化，從而使線路中電壓或電流的輸出量發(fā)生變化，采用信號分析處理技術(shù)，可以判斷油管接箍是否經(jīng)過。

由信號發(fā)生電路產(chǎn)生正弦波，經(jīng)過功率放大電路，將比較大的信號加到線圈原端，次端產(chǎn)生感應(yīng)信號，經(jīng)過整流、放大電路，對信號數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，來檢測油管與接箍的區(qū)別。

(二)油管位移檢測裝置

油管位移檢測是利用兩組測速輪來實(shí)現(xiàn)的，與油管接箍檢測裝置配合即可確定油管接箍在帶壓作業(yè)裝置內(nèi)的實(shí)時(shí)位置。整個(gè)機(jī)構(gòu)可繞底部固定心軸擺動(dòng)，兩組測速輪可在各自軸向滑移，而且本裝置能夠較好的去適應(yīng)在起下作業(yè)過程中油管的偏移。

（三）上、下環(huán)形防噴器及固定卡瓦開關(guān)狀態(tài)檢測裝置

檢測上、下環(huán)形防噴器和固定卡瓦開關(guān)狀態(tài)，為兩個(gè)平衡放壓閥的自動(dòng)打開提供信號。根據(jù)環(huán)形防噴器和固定卡瓦在打開和關(guān)閉時(shí)油路壓力的不同來檢測環(huán)形防噴器開關(guān)狀態(tài)。

（四）平衡泄壓閥自動(dòng)控制系統(tǒng)

對現(xiàn)場手閥進(jìn)行改造，采用電磁換向閥，實(shí)現(xiàn)對平衡泄壓閥的自動(dòng)控制。上、下環(huán)形防噴器的開關(guān)狀態(tài)為平衡泄壓閥提供打開信號。通過判斷上、下環(huán)形防噴器之間（中倉）的壓力狀態(tài)為平衡泄壓閥提供關(guān)閉信號。

二、現(xiàn)場應(yīng)用

長慶油田陳12-10井，該井井口壓力14Mpa，井深 1996米，套管壓力 14.8Mpa，油管壓力15.1 Mpa。采用橋式偏心分層注水技術(shù)對陳12-10進(jìn)行分層注水。具體工藝為：井口泄壓后起管柱，下入吸水管柱，測試各儲層吸水狀況，獲得各儲層注水壓力，繪制各儲層吸水指示曲線；然后按設(shè)計(jì)管柱結(jié)構(gòu)下入橋式偏心分層注水工藝管柱；管柱下到設(shè)計(jì)位置后坐好井口泵車按設(shè)計(jì)打壓坐封封隔器。封隔器坐封結(jié)束后上測試車投橋式偏心配水器內(nèi)絲堵，水井正常注水。高質(zhì)量完成了任務(wù)。

陳12-10井管柱結(jié)構(gòu)為（由下至上）：絲堵+篩管+水力循環(huán)閥+油管短節(jié)+預(yù)置工作筒+油管+橋式偏心配水器+油管+封隔器+油管+橋式偏心配水器+油管至井口，如下圖所示。截止目前，該帶壓作業(yè)自動(dòng)檢測裝置已完成帶壓作業(yè)現(xiàn)場試驗(yàn)井8井次，完成了帶壓起下管柱、通井、換井口等工序，詳細(xì)見表1。

電磁感應(yīng)原理圖

（表1）

結(jié)語

1帶壓作業(yè)已發(fā)展成為提高油氣田采收率和保護(hù)油氣藏的重要生產(chǎn)手段，是發(fā)展的必然；

2該油管位移檢測裝置，檢測誤差不大于3%；

3帶壓作業(yè)主要是指通過外力將管柱抱住，讓地層壓力封住，因此對密封裝置要求高，通過該接箍監(jiān)測，使接箍過環(huán)形防噴器時(shí)，打開環(huán)形，減少了膠芯的損壞，節(jié)約了成本；

4實(shí)現(xiàn)帶壓作業(yè)平衡放壓閥的自動(dòng)開關(guān)，防止了誤操作，提高了帶壓作業(yè)的安全性；

5通過可視化面板集成顯示，便于觀察和操作，提高了帶壓作業(yè)的安全性；

6該帶壓作業(yè)自動(dòng)監(jiān)測裝置能檢測接箍位置和油管位移，上、下環(huán)形防噴器、固定卡瓦開關(guān)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)平衡泄壓閥自動(dòng)控制，并通過控制面板實(shí)時(shí)模擬顯示，提高了帶壓作業(yè)安全性，并經(jīng)過8口井的現(xiàn)場應(yīng)用，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

[1]蔡明哲.帶壓作業(yè)油管接箍探測儀的研制[J].石油機(jī)械，2008：36（1）.

[2]崔斌.帶壓作業(yè)修井裝置的研制[J].石油礦場機(jī)械，2007(1).