抽油機(jī)盤根盒漏油自動報警裝置的研制

劉文朝　李朋　葉建軍

摘 要：本文闡述了通過分析抽油機(jī)井盤根盒漏油的現(xiàn)狀，提出了利用自動化報警裝置實(shí)現(xiàn)對漏油的自動監(jiān)控方案，減輕現(xiàn)場員工頻繁巡井的工作量，降低因人工監(jiān)控不及時導(dǎo)致盤根漏油帶來的油井停井損失，防止因油井漏油可能帶來的環(huán)境污染風(fēng)險。本文的自動化裝置設(shè)計也為解決其他設(shè)備密封泄漏的自動化監(jiān)控提供了思路。

關(guān)鍵詞：抽油機(jī)盤根盒；漏油；自動化報警

1 抽油機(jī)盤根盒漏油現(xiàn)象的分析

抽油機(jī)盤根盒內(nèi)安裝有5-6個開口的O型橡膠密封圈，利用螺旋壓蓋將其壓緊，使其抱牢抽油桿，實(shí)現(xiàn)密封的作用。盤根盒發(fā)生漏油時，漏失的原油會隨著抽油桿向上運(yùn)動時，突破若干層密封圈，從螺旋壓蓋的表面漏出。抽油機(jī)盤根盒漏油的原因很多，即便是采用了各種方法，由于任何盤根都有一定的使用壽命，因此盤根盒的漏油從本質(zhì)上而言是不可克服的。目前的各種技術(shù)方案都是延長其失效周期，不可能從根本上防止盤根盒漏油。隨著一個生產(chǎn)平臺油井?dāng)?shù)量的增多，漏油的機(jī)率也隨之上升，員工巡檢工作量也隨之上升。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于抽油桿密封材料及產(chǎn)出流體、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)因素等多種不利因素的交織，會使個別井出現(xiàn)頻繁漏油，這些特殊油井的密封情況的惡化會進(jìn)一步增加員工的巡檢強(qiáng)度。

從各油田對抽油機(jī)盤根盒漏油的監(jiān)控方法來看，目前均使用人工巡檢的方式，并無先進(jìn)的方法，這種人工巡檢方式不但增加了人工成本，也不利于油田整體自動化、智能化生產(chǎn)的發(fā)展方向，因此有必要研制抽油機(jī)盤根盒漏油自動報警裝置，以解決員工巡檢強(qiáng)度大的問題，同時補(bǔ)足在實(shí)現(xiàn)油田自動化生產(chǎn)過程中的這一監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的缺失。

從抽油機(jī)盤根漏油的現(xiàn)象分析中，還可得出一個結(jié)論，及一方面油井在產(chǎn)出液為純油時，盤根盒漏油現(xiàn)象較少，其原因在于純油具有一定的潤滑作用，因此密封性能相對較好。而產(chǎn)出液有含水，且含水率較高時，盤根容易漏油，其原因在于水的濕潤性較好，容易隨著抽油桿與盤根之間的縫隙滲漏。因此日常巡檢時重點(diǎn)觀察的主要是高含水抽油井盤根。由于油田在開采后期，絕大部分油井均采取注水開發(fā)來補(bǔ)充能量的方式，因此高含水井所占油井比例很高，往往能夠達(dá)到生產(chǎn)油井的95%以上，這些油井又恰恰是最容易出現(xiàn)盤根漏油的地方，因此針對高含水井盤根盒漏油的監(jiān)測是重點(diǎn)研究對象。

2 盤根盒漏油自動報警裝置的研究方案

由于課題的重點(diǎn)對象是高含水井盤根盒，因此首先對滲漏的介質(zhì)進(jìn)行分析，高含水井的產(chǎn)出液中，原油一般不具備導(dǎo)電性，或具備高電阻性；而產(chǎn)出的水則具有良好的導(dǎo)電性，因此可以通過利用水的導(dǎo)電性實(shí)現(xiàn)漏油信號的轉(zhuǎn)換，即將水的導(dǎo)電性轉(zhuǎn)換為電路的導(dǎo)通，從而建立自動化報警裝置的第一個信號源。

在利用水的導(dǎo)電性作為信號源的同時，還必須考慮到下雨天對報警信號的干擾。如果持續(xù)的下雨會導(dǎo)致報警裝置誤報警，同時也會過多在消耗裝置的電池用量，因此有必要對下雨信號進(jìn)行感應(yīng)，并采取自動斷電的方式，防止下雨發(fā)生報警。

3 盤根盒漏油自動報警裝置的具體制作

報警器的漏油感應(yīng)板由于需要穿過抽油桿，因此采取圓形帶開口的塑料板制作，其上表面履蓋有兩條銅板印刷電路，該兩條電路呈迷宮形，且互不接觸。當(dāng)有滲漏的含水原油流到線路上，電路接通。其下表面鑲嵌有磁鐵，能夠使感應(yīng)板吸附在盤根盒的螺旋壓蓋上。

報警器由于要安裝在盤根盒側(cè)面，盤根盒整體外觀為圓柱型，因此報警器電路盒外觀設(shè)計為一側(cè)帶有弧狀凹型的方形盒，其弧狀凹型一側(cè)內(nèi)嵌有磁鐵，使電路盒能夠吸附于盤根盒外側(cè)面。

報警器設(shè)計有雨滴感應(yīng)板，雨滴感應(yīng)板的線路設(shè)計與漏油感應(yīng)板相同，也是由兩條互不接觸的印刷銅板線構(gòu)成。安置于電路盒外側(cè)。電路盒內(nèi)安置有電池（兩節(jié)9V電池）、雙聯(lián)繼電器、開關(guān)、聲光報警器等。

報警器的電路工作原理如下：電路打開開關(guān)進(jìn)入工作狀態(tài)；當(dāng)抽油機(jī)盤根盒漏油后，滲漏的含水原油流到漏油感應(yīng)板表面，電路被接通，第一繼電器工作，觸動聲光報警器工作。員工發(fā)現(xiàn)報警器工作后，關(guān)閉報警器開關(guān)。完成現(xiàn)場處理，并清潔漏油報警器后，再打開開關(guān)，報警器繼續(xù)工作。當(dāng)發(fā)生下雨時，雨滴感應(yīng)板接通電路，第二繼電器工作，將第一繼電器斷開，使其不能工作，即不能發(fā)出報警。

盤根盒漏油報警器在初步制作完成后，通過現(xiàn)場對兩口油井的現(xiàn)場試驗(yàn)，證明對高含水井漏油的報警監(jiān)控效果良好。但也存在著報警聲音小，報警距離不足的問題。

4 對報警裝置的改進(jìn)

由于油田生產(chǎn)時，往往一個生產(chǎn)平臺管理著幾十口油井，具有油井?dāng)?shù)量多、報警距離遠(yuǎn)的現(xiàn)象，因此對報警裝置還需要作進(jìn)一步改進(jìn)，改進(jìn)方案主要有兩個，一是對報警信號進(jìn)行遠(yuǎn)距離無線傳送，二是對若干口油井的報警信號進(jìn)行區(qū)分，以方便員工現(xiàn)場檢驗(yàn)與排除漏油險情。

改進(jìn)具體措施是，對現(xiàn)場的報警裝置拆除聲光報警器，安裝無線信號發(fā)送器，發(fā)送距離可達(dá)1公里。在值班室內(nèi)設(shè)置報警箱，對安裝了盤根盒漏油報警裝置的油井，分別排列設(shè)置無線報警器，并標(biāo)注井號。當(dāng)井場上某一口油井發(fā)生漏油后，值班室會發(fā)出聲光報警，值班人員可根據(jù)標(biāo)注的井號，及時安排人員上井巡查，排除險情。

5 效果評價

抽油機(jī)盤根盒漏油報警裝置研制完成后，在井站試用三個月以來，效果良好，設(shè)計監(jiān)控油井8口，期間發(fā)生報警23次，未發(fā)生一次漏報、錯報。報警裝置整體設(shè)計結(jié)構(gòu)緊湊，價格低廉，且容易安裝與拆卸，可根據(jù)監(jiān)控需要，隨時更換安裝地點(diǎn)。后期還將該自動化裝置納入油田自動化監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)自動監(jiān)控。