增注泵故障智能远程报警系统

李晓东 刘海林 姜大治

摘要：油田开采后期，由于地层压力下降，需要对地下能量进行补充，在确保注采平衡的情况下，稳定地层压力，增加油井产量，提高油田采收率。目前我所在的采油作业区共有数十口油井受注水井影响，由于地层压力较高，目前注水时均采用增压注水泵进行注水。

关键词：增注泵  故障   远程报警

一、增注泵原理与分类

目前我油田常用的注水泵有两类，一是螺杆泵，二是柱塞泵。

螺杆泵是依靠泵体与螺杆所形成的啮合空间容积变化和移动来输送液体或使之增压的回转泵。螺杆泵按螺杆数目分为单螺杆泵、双螺杆泵和三螺杆泵等。当主动螺杆转动时，带动与其啮合的从动螺杆一起转动，吸入腔一端的螺杆啮合空间容积逐渐增大，压力降低。液体在压差作用下进入啮合空间容积。当容积增至最大而形成一个密封腔时，液体就在一个个密封腔内连续地沿轴向移动，直至排出腔一端。这时排出腔一端的螺杆啮合空间容积逐渐缩小，而将液体排出。螺杆泵的工作原理与齿轮泵相似，只是在结构上用螺杆取代了齿轮。表为各种螺杆泵的特点和应用范围。螺杆泵的流量和压力脉冲很小，噪声和振动小，有自吸能力，但螺杆加工较困难。泵有单吸式和双吸式两种结构，但单螺杆泵仅有单吸式。泵必须配带安全阀（单螺杆泵不必配带），以防止由于某种原因如排出管堵塞使泵的出口压力超过容许值而损坏泵或原动机。.螺杆泵的工作原理是：螺杆泵工作时，液体被吸入后就进入螺纹与泵壳所围的密封空间，当主动螺杆旋转时，螺杆泵密封容积在螺牙的挤压下提高螺杆泵压力，并沿轴向移动。由于螺杆是等速旋转，所以液体出流流量也是均匀的。螺杆泵特点为：螺杆泵损失小，经济性能好。压力高而均匀，流量均匀，转速高，能与原动机直联。

二、增注泵故障停机的危害

输送过来的水为常压，压力通常在0.3至1.0兆帕，井底压力最大可达到30兆帕，输送过来的水压是注不井井底的。所以必须在井口处加装增压式注水泵，将水压提升至10至35兆帕，才能将水注入到井底。由于井底地层渗透率等情况随时发生变化，注水压力也要进行相应调整。用变频控制柜控制注水泵运行转速，来调整增注泵的输出压力。增注泵运行时，会由于电路故障，如缺相、瞬间停电、变频器损坏造成停泵;也会因为外部故障，如来水压力不足、泵体过热等原因造成停泵。北方4月至10月份气温较高，室外气温在10至30摄氏度左右，如果遇到故障，停泵后，值班员工上井根据现场情况，排除故障后就可以直接启动，不用考虑到冻堵的问题。但是到了冬季，麻烦就来了。尤其是夜间，只有一名值班员工，一个小站有10多口井，巡检一次需要2个多小时，所以夜间巡井次数有限。有时这边刚巡完井，那边泵就停了，北方冬季室外零下20多度的低温，如果不能及时发现停泵，一个小时左右就将注水管线和注水泵冻上。注水泵冻上后，由于水变冰后体积膨胀，将注水泵胀裂，一台注水泵价值20多万元，造成严重的机械事故。还有注水管线如果冻堵，特别难处理，我们油田又处在中国最大的苇塘内，到处都是干燥的芦苇，遇火就着，一烧一大片，根本控制不住 。所以苇塘内是明令禁止动火，两千多米的水井管线，大部分还埋在地表下。只能报锅炉蒸汽车沿管线一段一段用蒸气解冻，完全靠猜测进行解冻。这边刚化开，另一边又冻上了，有时一天也处理不开。很多注水管线解冻失败，只能等到明年开春后，大地回暖自行解冻。重点的注水井，只能重铺注水管线，2000—3000米的注水管线，铺设起来即耗材料，又耗工时。严重影响注水井正常运行，增加岗位员工的劳动强度，造成注水井冬季管理难度大。一线员工都反映，宁肯多管一口抽油机井也不愿意管理一口注水井。

三、增注泵远程电话报警仪的研制

针对上述问题，我们想到一个解决方案，如果增注泵故障停机时，能自动给站上值班工人发出一个报警信号，这难题不就迎刃而解了吗。因此我开始设计制作《注水井故障远程电话报警仪》。当增注泵故障停机时，报警仪会自动向前线值班工人手机和站内固定电话打电话报警，只要巡井工人在一小时内赶到现场采取措施，就能避免注水管线冻堵。我们做的第一版故障报警仪，很快就投入运行，只要增注泵一停机就会报警。站上员工反应，报警是好用，但是有时我们去日常巡检时，发现问题手动停泵时，也向站上误报警。根据这个问题，我们又重新进行调整，在报警仪内安装了一台可编程序控制器，外部红外感应器，根据现场实际情况，编写了一套自动报警、故障自动识别程序。可以自动识别增注泵停机是由于人为正常启、停机，还是由于故障引起的停机。北方冬季室外气温夜间可达到零下20多度，会引起设备运转不正常，因此在报警盒内安装一台温度控制装置，保障设备运行稳定。

技术特点，智能报警仪能智能区分，增注泵停泵是由于故障原因，还是操作工人手动正常启、停泵。如果是操作工人日常正常进行启、停泵操作，报警仪是不能报警的。只有在无人操作状态下，由于电路故障或外部故障引起的停泵，报警仪才会报警。

四、现场使用效果

通过对现场各种实际情况摸索、分析，在這套报警仪中安装了一台可编程序控制器。使用电脑编写出一套针对注水井独立的PLC保护应用程序，智能区分人为手动停泵与故障停泵两种状态。现场安装使用安全、可靠，只要出现故障，站上员工马上就能接到报警仪自动拔出报警电话，第一时间赶到现场进行处理。我们在推广应用一个月后，进行了电话回访，小站员工都反馈，自从有了电话报警装置，心里塌实多了。尤其是夜班员工，再也不怕泵停了，没有及时发现，管线冻了。注水井故障远程电话报警仪在我作业区推广使用以来，平均每个月采油站上能接到报警电话100余次，避免了多次管线冻堵事故发生，深受一线员工喜爱。

四、经济效益分析

1、解决了增注泵故障停机，造成管线冻堵，致使注水井无法正常注水的间接经济损失;

2、节约了管线冻堵后，解冻所产生的直接经济损失;

3、避免了因冻堵造成增注泵泵体冻裂造成的严重经济损失;

每台报警仪每年保障注水井增注泵少冻一次管线或少冻坏一台泵体，就能节约费用数万元，如果在全厂推广，节约费用可达百万元，经济效益非常可观。并为我厂注水井管理，注好水、注够水，精细注水提供保障。

辽河油田  辽宁  盘锦  124114