元壩氣田采氣樹壓力傳導(dǎo)裝置的工藝優(yōu)化研究與應(yīng)用

亓凱

摘 要：地區(qū)降雨量大及方井池滲水造成元壩氣田部分井站方井池積液嚴(yán)重，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)套管壓力狀況的儀表進(jìn)水損壞，不利于對(duì)套管壓力的監(jiān)控同時(shí)存在引起井口異常關(guān)斷的風(fēng)險(xiǎn)。文章根據(jù)儀表?yè)p壞情況，分析造成儀表進(jìn)水損壞的原因，并提出工藝優(yōu)化改造措施，從根本上解決了儀表浸水損壞的問題，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)和安全效益。

關(guān)鍵詞：方井池；壓力變送器；防水

中圖分類號(hào)：TE37 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）16-0101-02

Abstract： The heavy rainfall in the area and the seepage of water in the square well pool cause serious fluid accumulation in the square well pool of some well stations in Yuanba Gas Field， which results in the damage of the water inflow of the instrument to monitor the casing pressure， which is not conducive to the monitoring of the casing pressure and there is the risk of abnormal shutoff of the wellhead. According to the condition of instrument damage， this paper analyzes the causes of instrument water damage， and puts forward the measures of process optimization and renovation， which fundamentally solves the problem of instrument flooding damage and obtains huge economic and safety benefits.

Keywords： square well pool； pressure transmitter； waterproof

1 概述

壓力變送器在能源、鋼鐵等行業(yè)的壓力監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制方面有非常廣泛的應(yīng)用，根據(jù)原理不同有多種壓力變送器，現(xiàn)今也發(fā)展出功能更為強(qiáng)大的智能型壓力變送器[1]。元壩氣田生產(chǎn)井均安裝有壓力表或壓力變送器以動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)套管起壓，根據(jù)套管壓力及時(shí)泄壓保證安全生產(chǎn)，但由于所處地區(qū)降雨量較大以及方井池滲水，元壩氣田下轄部分井站均存在不同程度的方井池積水現(xiàn)象，易導(dǎo)致壓力表或變送器因水淹損壞的情況，且存在變送器進(jìn)水引發(fā)井口控制柜RTU掉電觸發(fā)井口關(guān)斷的風(fēng)險(xiǎn)。需要對(duì)上述問題進(jìn)行優(yōu)化解決。

2 原因分析

通過調(diào)研[2-7]，本文對(duì)元壩氣田所有的由于方井池積水造成壓力表、壓力變送器損壞的情況進(jìn)行分析研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致上述問題的主要原因有三個(gè)方面：

2.1 壓力表、變送器安裝位置的影響

元壩氣田方井池深4.2米，表層套管壓力變送器距地面3.8米，技套1壓力變送器距地面2.73米，技套2壓力變送器距離地面1.75米，雨水易造成表套及技套1水淹，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)儀表?yè)p壞。

2.2 方井池滲水的影響

元壩氣田部分井站方井池滲水，進(jìn)行防滲處理后有所緩解但仍然存在，每逢雨季、汛期，方井池滲水嚴(yán)重，成為積水主要原因之一。

2.3 壓力變送器穿線管進(jìn)水的影響

壓力變送器穿線管自地面通過防爆軟管的形式自上而下接入壓力變送器，雨水自地面埋地部分進(jìn)入穿線管，順流進(jìn)入壓力變送器，導(dǎo)致壓力變送器內(nèi)部進(jìn)水電路板損壞。

3 改造措施研究分析

針對(duì)上述的幾點(diǎn)原因，本文提出了以下幾個(gè)改造措施：

3.1 根據(jù)不同季節(jié)改變采氣樹技表套儀表現(xiàn)場(chǎng)安裝類型

夏季降雨量較多安裝壓力表，冬季降雨量相對(duì)較少安裝壓力變送器，減少壓力變送器水淹故障次數(shù)。但夏季方井池積水嚴(yán)重也造成壓力表水淹損壞，同時(shí)也不便于值班人員巡檢，也無(wú)法遠(yuǎn)程獲取實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，且冬季雨量較少但仍然發(fā)生壓力變送器水淹故障問題。

3.2 增加壓力變送器防護(hù)等級(jí)

采購(gòu)防護(hù)等級(jí)更高的壓力變送器，由原來(lái)的IP65升級(jí)為IP67，將低壓噴射水防護(hù)提升為短時(shí)間浸水防護(hù)，降低變送器進(jìn)水損壞風(fēng)險(xiǎn)。提升防護(hù)等級(jí)后，變送器進(jìn)水故障損壞率有所下降。但由于雨水通過壓力變送器電源穿線管進(jìn)入儀表內(nèi)部，最終導(dǎo)致電路板故障。據(jù)統(tǒng)計(jì)共發(fā)生7次電源穿線管進(jìn)水造成的變送器故障損壞，其中1次因電源線短路，引發(fā)了井口控制柜RTU掉線觸發(fā)井口關(guān)斷。

3.3 將壓力表、壓力變送器安裝至地面

本文提出了兩種方案開展此項(xiàng)改造：

（1）采用技表套連接油管，將壓力從方井池內(nèi)引至地面，在地面安裝壓力表及壓力變送器。

對(duì)井口裝置技、表套安裝壓力表一側(cè)進(jìn)行改造，使用雙公油管短接、雙母彎頭、儀表閥絲堵、雙閥組、拷克等材料，將壓力從方井池內(nèi)引至方井池鋼制平臺(tái)以上，再安裝壓力變送器及壓力表，如圖2所示。

（2）采用羅斯蒙特1199遠(yuǎn)傳裝置及其密封組件和3051S在線安裝式壓力變送器進(jìn)行改造安裝。

對(duì)采氣樹技套1、技套2及表套安裝壓力表/壓力變送器的一側(cè)進(jìn)行改造，將原壓力表/壓力變送器拆除后，安裝羅斯蒙特1199遠(yuǎn)傳螺紋密封組件、毛細(xì)管和壓力變送器，將壓力引至壓力變送器進(jìn)行地面安裝，同時(shí)將壓力變送器電源接線引至地面。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際，選擇羅斯蒙特3051S在線安裝式壓力變送器。充分考慮力矩因素，將表技套安裝的針型閥更換為角式針型閥，安裝雙外螺紋接頭，減小力矩的同時(shí)使得角式針型閥與密封組件緊密連接。采氣樹技套管儀表閥在拆除壓力表及壓力變送器后，安裝雙外螺紋接頭，連接安裝羅斯蒙特1199遠(yuǎn)傳密封組件。在附近地面預(yù)制水泥墩，并澆筑穩(wěn)固3根高1.0米的2寸鍍鋅鋼管，在鋼管上安裝多方位角式支架，然別安裝表套、技套1和技套2壓力變送器，實(shí)際安裝效果如圖3所示。

方案一：需要在井口動(dòng)火或?qū)⒉僮髌脚_(tái)吊出井口重新開孔，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，且需要針對(duì)每口井的情況制定相應(yīng)的單井改造方案，增加難度和工作量，同時(shí)改造成本也較高。

方案二：通過將壓力表、壓力變送器移至地面安裝并相應(yīng)的把電源接線移至地面，從根本上避免了壓力表、變送器本體和電源穿線管進(jìn)水。角式針型閥將取壓堵頭與引壓法蘭進(jìn)行連接，減小短接受力力矩，同時(shí)針型閥材質(zhì)、壓力等級(jí)、接口形式符合要求，確保連接部位緊固，引壓過程安全可靠。通過預(yù)制水泥墩加固方式完成地面安裝，采用多方位角式支架與圓形鍍鋅鋼管相連接，壓力變送器安裝方便快捷、穩(wěn)固可靠，表套、技1和技2套管實(shí)際壓力遠(yuǎn)傳壓力參數(shù)運(yùn)行平穩(wěn)，巡檢維護(hù)迅速便利。

綜合考慮方案一、二，本文選擇使用方案二對(duì)采氣樹壓力表、變送器進(jìn)行改造。

4 結(jié)論及效果評(píng)價(jià)

本文通過對(duì)元壩氣田所有壓力表、變送器進(jìn)水損壞以及造成井站關(guān)斷的事件進(jìn)行分析，得出造成儀表進(jìn)水故障的主要原因有儀表安裝位置、方井池滲水和電源穿線管進(jìn)水，針對(duì)性的提出了多種方案進(jìn)行改造，綜合對(duì)比分析后本文選擇改用羅斯蒙特1199遠(yuǎn)傳裝置及其密封組件和3051S在線安裝壓力變送器將儀表安裝在方井池附近地面的方式進(jìn)行改造，從根本上解決了方井池積水，儀表浸水故障的問題，延長(zhǎng)了變送器的使用壽命，提高生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性。

通過對(duì)積水較為嚴(yán)重的兩個(gè)井站的采氣樹技表套壓力變送器的改造，目前這兩個(gè)井站壓力變送器運(yùn)行平穩(wěn)，且在雨季方井池積水的情況下也能完全滿足正常的生產(chǎn)需要，提高了遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，便于整個(gè)氣田套管起壓的監(jiān)控和追蹤，同時(shí)也大幅降低了由于其頻繁損壞而產(chǎn)生的生產(chǎn)成本和人工維護(hù)成本，后期將繼續(xù)對(duì)其他積水嚴(yán)重的井站開展改造工作。改造后的壓力變送器廠家質(zhì)保15年，即在15年內(nèi)不再產(chǎn)生維保費(fèi)用，根據(jù)以往儀表?yè)p壞情況，改造后每年可節(jié)省成本11.7萬(wàn)元，15年累計(jì)節(jié)省成本175.4萬(wàn)元。將變送器移至地面安裝也便于值班人員日常的巡檢，更易于發(fā)現(xiàn)異常，在地面直接能夠獲取生產(chǎn)數(shù)據(jù)也降低了人員進(jìn)入受限空間的頻率，也就降低了人員遭受受限空間傷害的風(fēng)險(xiǎn)，保障生命安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉洋，鄒同華，劉峻.壓力變送器的研究與發(fā)展現(xiàn)狀[J].通用機(jī)械，2005（02）：43-46.

[2]艾秋順，張百平，侯慶瑞，等.壓力變送器的測(cè)量不確定度分析[J].化工自動(dòng)化及儀表，2011，38（04）：413-416.

[3]薛忠.面向物聯(lián)網(wǎng)的智能壓力變送器設(shè)計(jì)研究[D].南昌航空大學(xué)，2013.

[4]徐國(guó)棟.智能壓力變送器的研究[D].山東科技大學(xué)，2010.

[5]古小紅，李順林，耿波，等.普光氣田高含硫氣井帶壓更換采氣樹工藝技術(shù)[J].天然氣工業(yè)，2015，35.

[6]任基文，杜云，方海，等.氣井采氣樹故障分析與處理[J].石化技術(shù)，2017，24.

[7]劉中偉.采氣樹及氣井地面建設(shè)集成橇一體化裝置[A].2011年石油裝備學(xué)術(shù)研討會(huì)論文專輯[C].2011：2.