准东采油厂J1001螺杆泵井防冻堵及防空抽远程控制系统

韩永生 王辉 刘颖

盘锦市兴隆台工业开发区华孚集团

1 装置构成

本套装置由井口压力变送器，动液面测试仪，数据采集控制箱，无线收发装置，软件报警平台等几部分构成。

2.技术原理

螺杆泵井无线数据采集及报警装置是嵌装在螺杆泵变频器内的控制单元，它可以将被监测油井井口压力、液面深度、油井起停状态等数据进行采集、数据分析。当输油管线因为各种原因堵塞，油压达到或超过设定压力值时，或者液面深度接近于泵挂深度，螺杆泵易发生磨损时，该装置即可发出停机指令给螺杆泵变频器，让螺杆泵停止工作，并将停机的时间、井号、报警压力值、液位深度等信息及时发送给中控室和管井人的手机上，管井人员就可以及时发现并马上采取措施进行处理，达到预警的目的，避免重大安全事故的发生。

3 无线通讯GPRS模块指示灯状态

RUN灯：闪亮说明GPRS模块供电正常。

NET灯：B型为红色，A型为绿色。常亮表明已经登录GPRS网络，闪亮表明已经与中心建立连接。

SYNC灯：闪亮表明GPRS模块正在接收/发送网络数据。

T/R灯：闪亮表明GPRS模块正在与控制器进行数据通信。

4. 动液面测试

动液面测试仪安装在井口套管位置，在数据采集控制箱控制下，一旦到达设定时间，系统即按设定的参数启动气爆声源向套管内放气产生次声波作为测量声源，同时回波检测系统开始工作并把采集的结果存储到记忆芯片中，测量完毕，采集的数据进行处理分析，最后得到油井液面数据。

4.1 产品特点

1）采用无线远程控制的电控气爆脉冲声源，解决了枪弹式声源无法自动装填和高压气瓶需要定期更换的难题，使得连续自动液面测量成为可能。

2）采用微型气泵作为无套压油井的内爆声源，当套管没有压力或者压力<0.2Mpa时，设备控制对套管内放气产生次声波作为测量声源。当套管压力超过0.2Mpa时，控制对外放气产生次声波作为测量声源。解决了国内同类产品对无套压井不能测量的难题。

3）产品的分体式专利结构设计，解决了国内同类产品在液面到井口时设备损坏的难题。

4）设备体积小，成本低，可靠性高。

5）系统软件创新的采用瞬时振幅、瞬时频率，检测低信噪比液面回波信号，用频谱最大峰值提取声波速度，从而得到准确可靠的液面深度。此方法比目前行业内普遍采用的方法的优点是可以实现自动计算动液面深度，在准确性和可靠性上都有了较大程度的提升。

6）系统软件可以根据连续动液面数据监测，使抽油机始终维持在合理沉没度（最佳沉没度）状态下生产，达到了高效生产、节能降耗的目的。

4.2 动液面测试仪主要参数

（1）液面测量范围：10～3000米，精度：1%

（2）套管压力要求：适用于有套压和无套压井

（3）产品工作温度：-40～75℃

（4）通讯覆盖范围：与中国移动或中国联通GSM网络覆盖范围相同

（5）供 电 电 源：380/220VAC或12VDC

5. 在新克油田准东采油厂J1001螺杆泵井上的运行

5.1 J1001井地质及生产数据资料

5.2 现场安装及运行测试

压力变送器安装尽量靠近井口。如果有可利用的安装接口，尽量利用，如果没有安装接口，需要动用电焊焊接一个变送器接口，并根据要求安装阀门。动液面测量装置安装在油井套管口处，安装时要使用生料带密封。

油井处于工作状态，将动液面测量装置运行，进行观测，记录所测数据。按要求进行数次测试，并将试验结果记录在案。监控当油井油压超出设定值时，或者液面达到设定值时，无线数据采集及报警装置报警停机。

首先在井口安装上无线数据采集及报警装置；安装位置要在油井电机3米外安装，即满足防爆要求，又防止电机运行产生干扰。如图1所示。

图1 数据采集控制箱

在油井所属的采油站的电脑上，安装了无线接收器；现场的压力信号，液位信号均通过数据采集箱内的无线通讯单元发送到采油站电脑上，对现场数据进行实时监测和记录。可生成报表或者曲线。如图2。

图2 中控室监控报警软件

为进一步试验仪器的灵敏度，我们在井场的无线数据采集报警装置上设定回压的报警上限，上线压力的设定是按照该井的最高回压，即假定回油管线被冻堵时的回压，

我们在现场进行了人工憋压试验，当把回压闸门逐渐关死，模拟管线冻堵，当回压达到设定值时，在几秒钟内，螺杆泵驱动装置电机立刻停车，反复试验数次，都很灵敏。螺杆泵驱动装置自动停车的同时，电脑屏幕上就会出现报警信号。同时管井人的手机上就会出现如下报警信息：

“2013年 3月1日15时28分J1001螺杆泵井超压报警停机，报警压力值2.5MPa”。

图3 井上安装的动液面测试仪

通过对液面的测试,该井的动液面始终在200m左右，该作业区领导在试验期间也安排了他们测试单位对该井的测试，于该作业区的动液面测试料对比，数据相似。

6. 结论

无线数据采集及报警装置在采油站电脑上及时反映出瞬时井口回油压力数据和连续回压数据并绘制出回压曲线，动液面情况，便于管井人掌握油井的生产状况。当油井参数运行在不安全数值时,无线数据采集及报警装置能及时在站上电脑上发出危险警报，同时对管井人的手机也发出危险警报，并立刻使螺杆泵驱动装置停车。解决了螺杆泵运行的安全隐患，减少了螺杆泵设备的故障，保障了油田的正常生产，完全满足现场生产的要求。

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