移動式二氧化碳注入控制系統(tǒng)

移動式二氧化碳注入控制系統(tǒng)王海峰;汪超;吳澤;劉志軍;李金珠;宋彬淳5建【摘要】Inordertosolveproblemsofthecarbondioxideinjectionconstructionequipment,suchastime-consumingandenergy-wastingassembly,riskymanualoperationandinaccuratedatarecording,themobilecarbondioxideinjectioncontrolsystemisdesignedbyusingtheprincipleofindustrialcon-figurationplatform.Thesystemhasmanyadvantagessuchashighintegration,highsecurity,highde-greeofautomation,highdataauthenticity,andremoteoperation.Ithascompletedthecarbondiox-ideinjectiontaskof22wells,withatotalliquidcarbondioxideinjectionof5392tons,runningfor1797hoursandachievingefficient,safeandaccurateinjectionofcarbondioxide.Withtheimprove-mentoftherequirementforinjectionprocess,theintelligentoperationandflexibilityofthesystemneedtobefurtherimproved.%^T解決二氧化碳注入施工設備組裝費時費力、人工操作風險大和數據記錄不準確等問題，利用工業(yè)組態(tài)平臺原理設計了移動式二氧化碳注入控制系統(tǒng)，其具有集成度高、安全性高、自動化程度高、數據真實性強，及可遠程操作等諸多優(yōu)點.該系統(tǒng)已完成22口油井的二氧化碳注入任務,累計注入液態(tài)二氧化碳5392心運行1797h,實現了二氧化碳的高效、安全、精確的注入.隨著對注入工藝要求的提高，系統(tǒng)在操作智能化和設備靈活性兩方面還需進一步改進.【期刊名稱】《油氣田地面工程》【年(卷)，期】2018(037)001【總頁數】4頁(P33-35,38)【關鍵詞】二氧化碳注入；移動設備;控制系統(tǒng);現場應用【作者】王海峰;汪超;吳澤;劉志軍;李金珠;宋彬;郭建【作者單位】西安向陽航天材料股份有限公司;大慶航天三沃新技術產業(yè)有限責任公司;西安向陽航天材料股份有限公司;西安向陽航天材料股份有限公司;西安向陽航天材料股份有限公司;西安向陽航天材料股份有限公司;西安向陽航天材料股份有限公司;大慶航天三沃新技術產業(yè)有限責任公司;西安向陽航天材料股份有限公司【正文語種】中文目前采用的二氧化碳(CO2)注入工藝主要有移動注氣和站內注氣兩種方式［1-4］，大多采用純機械式設備。注入泵、喂液泵、流量計、單流閥、變頻器、高壓球閥等配套施工設備分散，需現場組裝，費時費力，管理起來也比較麻煩；數據采集及設備控制都由人工完成，尤其在高壓區(qū)操作存在很大的危險性；另外，人工記錄數據還存在記錄不及時、漏記、錯記的現象［5-6］。1系統(tǒng)設計結合CO2注入流程，利用工業(yè)組態(tài)平臺原理設計研發(fā)移動式CO2注入控制系統(tǒng)，并獲得了實用新型專利。1.1結構設計將液態(tài)CO2注入設備和流程集成，參照前人［7-11］設計經驗，將本套裝置設計為橇裝式注入系統(tǒng)，裝置四個頂角和基座設置有隱蔽式吊裝點，整個系統(tǒng)由設備間、電氣間、操控間和電控間組成。設備間內設有注入泵及油箱加熱板、喂液泵、高低壓閥門、單流閥、計量檢測儀表、工藝管道、排風扇、照明防爆燈等設備設施；電氣間內設配電控制單元、變頻器、電力儀表、排風扇、照明燈等設備設施；操作間為整套系統(tǒng)的控制中心，主要有操作平臺、工控機（數據分析控制單元）及顯示器、設備及閥門的操作按鈕、計量檢測儀表等設備設施；電控間主要由弱電分配單元、工業(yè)信號轉以太網信號模塊、單片機控制單元及照明通風設施構成。系統(tǒng)結構如圖1所示。液態(tài)CO2從罐車液相管線經低壓電動球閥F1至喂液泵R1，經喂液泵增壓后流過單流閥F3、低壓電動球閥F4和流量計L1，進入注入泵R2，喂液泵冷循環(huán)的CO2經過氣相管線流經低壓電動球閥F2回到罐車內。注入泵加壓后排出的CO2流經單向閥F8、高壓電動球閥F9，注入至井口，完成CO2注入過程。由于喂液泵不具有變頻調速功能，特加裝了調節(jié)閥F5，以此對喂液泵的排量進行循環(huán)調節(jié)，實現喂液泵與注入泵排量相適應。高壓電動球閥F10為注入管線放空閥，高壓電動球閥F11、F12、F13為注入泵R2三個泵室放空閥，電磁閥F6為低壓管線放空閥。壓力表P1、P2、P3、P4分別監(jiān)測罐車、喂液泵出口、注入泵入口和井口的壓力。CO2探測儀C1監(jiān)測設備間內CO2濃度。溫度監(jiān)測儀T1、T2和T3分別監(jiān)測注入泵潤滑油、注入泵泵頭內液態(tài)CO2和設備間內的溫度°JR為注入泵潤滑油箱加熱器，保證潤滑油的潤滑性能不受低溫影響；ZM為設備間照明燈。BJ為系統(tǒng)故障報警器，當設備間內CO2超標、系統(tǒng)超壓、潤滑油溫度低于或高于設定值后報警啟動。圖1二氧化碳注入控制系統(tǒng)結構1.2電氣設計配電控制單元給低壓、高壓電動球閥，喂液泵、注入泵、數據分析控制單元和信號轉換模塊供電。系統(tǒng)實時采集壓力傳感器、溫度傳感器、流量計和CO2探測儀的4~20mA工業(yè)信號，經信號轉換模塊變?yōu)橐蕴W信號后傳送至數據分析控制單元，系統(tǒng)經分析處理后，根據設定閥值向電動球閥發(fā)送4~20mAT業(yè)信號，觸發(fā)相關電動球閥開閉，從而實現整個流程操作。系統(tǒng)電氣控制示意圖如圖2所示。圖2電氣控制示意圖2系統(tǒng)性能2.1技術指標輸出流量控制：1.5.~5.2m3/h;裝機容量：90kVA，運行功率：70kW;H作電壓：380V(±20%V);夕卜形尺寸：5000mmx2200mmx2200mm;質量:3200kg;設備出口壓力：最大出口壓力35MPa,DN40管道NPT螺紋連接；設備入口壓力：1.4~2.5MPa,DN50管道管螺紋連接；工藝管道：管道、法蘭材質及閥體材質全部為304不銹鋼。2.2系統(tǒng)優(yōu)點(1)集成度高。系統(tǒng)為橇裝式結構設計，可一次性搬遷至目的井場，流程連接方便快捷，既適用于站內注入施工，也適用于移動注入施工。自動化程度高?？蓪崿F數據自動采集，整個設備的流程動態(tài)可在工控機顯示器動態(tài)顯示，操控間配有壓力、流速、溫度等本地顯示儀表，并設有注入泵、喂液泵、高低壓閥門的操作按鈕，可實時觀察系統(tǒng)運行情況，并進行控制。安全性高。人員不必在高壓管線上開關閥門、操作設備啟停，通過操控間內控制按鈕或軟件系統(tǒng)即可操作，安全性大大提高。真實性強。所監(jiān)測的數據以報表、曲線及電子流程圖的形式展現出來，數據記錄周期可根據需要調節(jié)，避免數據記錄不及時、漏記、錯記的現象。遠程操作。利用集線器組成局域網，可實現遠程數據查看及控制。3現場應用2015年至2016年，該套系統(tǒng)已在榆樹林油田、采油七廠、采油十廠等多個油田現場應用，共完成22口油井CO2注入任務，累計注入液態(tài)CO25392「平均單井注氣245t,運行時長達1797h,系統(tǒng)運行平穩(wěn)。圖3為某油井CO2吞吐注入施工設備應用實景，操作人員在操控間內對系統(tǒng)進行操作，遠離了高壓區(qū)域，安全性較高；圖4為遠程操控界面，通過設備或閥門下方的軟件按鈕就可以完成系統(tǒng)控制；圖5和圖6分別為井口壓力曲線和流率曲線，施工數據自動保存在系統(tǒng)中，并以圖表形式呈現在操作界面上，實現了注入參數真實記錄。圖3設備現場應用圖4遠程操控界面圖5井口壓力曲線圖6井口流率曲線4改進設想隨著CO2采油技術研究的深入和完善，油田單位對于CO2注入施工設備的需求將越來越大，對于設備的性能要求也將越來越高。對于該系統(tǒng)在先進性和靈活性兩方面有如下改進設想：（1） 將操作系統(tǒng)升級為觸摸屏操作，并與Android移動終端設備相結合，研發(fā)基于Android移動終端的智能CO2移動操作系統(tǒng)，利用智能手機即可實現移動終端控制和施工數據查看。（2） 將該系統(tǒng)設備與特種車輛相融合，將操控間裝置安裝在駕駛室內，電氣間、電控間和設備間集成到駕駛室后方的底盤上，施工電纜、管件及器具隨車攜帶，以此提高注氣施工的靈活性。參考文獻【相關文獻】徐銀祥，彭一憲，邵煥彬.腰英臺油田二氧化碳驅油地面注入工藝技術[J].油氣藏評價與開發(fā),2012,2（4）:41-43.王維波，黃春霞，江紹靜，等.CO2驅油與封存的地面注入工藝技術[J].石油工程建設，2015,41(2):40-42.曹志江.YSL油田二氧化碳驅地面工藝研究[D].大慶：東北石油大學，2016.秦際東.CO2驅油試驗地面工程建設技術完善[J].化學工程與裝備，2016,41(10):103-105.閆立.工況條件下CO2注入流場、流態(tài)對工具設計的影響分析[D].大慶：東北石油大學，2016.閆鵬，文賢利，鞏家芹.二氧化碳泡沫壓裂的分析與研究[J].新疆石油科技，2013,23(4):21-23.王玉晶，林海波，陳海巖，等.二氧化碳驅油地面工程技術研究[J].石油規(guī)劃設計，2008,19(2):30-31.邱是.低滲透油田注二氧化碳地面工藝技術