管線防堵壓力控制器的研制與應用

摘要：針對目前油井輸油管線在冬季時出現的管線凍堵問題，該論文介紹了一種能夠及時發現并解決凍堵問題的裝置管線防堵控制器。該裝置主要由壓力控制器、油井開關控制器兩部分組成。其原理為：根據現場摻水壓力和停井后輸油管線壓力設足兩個壓力值；當輸油管線內壓力高于捧水壓力時由壓力控制器發出信號自動使抽油機停機；由于停機，輸油管線內的壓力開始回落，當管線內的壓力回落到低于捧水壓力時，捧水自動掃線，當輸油管線內的壓力降至正常停井時管線壓力時，由壓力控制器發出信號自動使抽油機開機。這樣即防止了管線堵塞，同時又使得巡線人員能夠在第一時間發現問題并采取相應整改措施。最大限度地降低了管線凍堵事故的發生。

              油井輸油管線進入冬季時易出現管線凍堵事故，尤其是對于高粘度、高含蠟、三低一長井、周期末出死油的并更為嚴重。盡管這些油井存在摻水管線，摻水壓力也基本正常，但是由于外界溫度的變化，油并產出物質的變化，油并含水、產出物溫度的變化以及摻水溫度和壓力的波動等客觀因素影響，油并混合液管線還是容易出現凍堵現象。據了解冬季管線凍堵在勝利油田的各采油廠都是客觀存在的。如發生管線凍堵事故，將會對油井產量、生態環境、安全生產以及工農關系造成不必要的破壞與惡劣影響，因此為杜絕此類事故的發生我們進行了管線防堵壓裂控制器的研制。
              管線凍堵的過程不是一個短時間能夠完成的，它是一個輸油管線內壓力的不斷增高的過程，當管線內部壓力超過摻水壓力時摻水就失去了作用，由于油并一直在生產.管線內介質因無摻水的加溫和稀釋，管線內介質的推送將會使得管線越堵越嚴重。隨著管線內壓力的不斷增高，當超過管線的承受能力時就會出現穿孔、刺墊子、刺盤根盒甚至會導致井下管柱出現問題，與此同時電氣設備也會超負荷運行。并且油并的凍堵事故大都發生在較低溫度的冬季的夜間，若巡并人員不加密巡線時間段，巡線將很難及時發現。

              管線凍堵事故一旦發生，處理時需停井，用高壓氣體、液體將管線頂通后才能再次生產。現在以稠油并為例簡述一下凍堵及處理的全過程:草20-XX井(屬于稠油三低一長井、且管線跨溝)19:00夜班巡并時油井正常生產、計量間摻水壓力溫度正常(管線開始凍堵但管線內壓力還未超過摻水壓力)。24:00巡并時油井正常生產、計量間摻水壓力正常溫度稍有下降(此時管線內壓力已超過摻水，只是由于溫度傳遞和保溫效果較好導致摻水溫降緩慢)。2:00夜巡發現油并正常生產、摻水溫度明顯下降，通知大隊值班人員處理。

              2:15大隊值班人員到達現場，同時通知停并并對摻水量進行調節，計劃用摻水頂通管線，但此時油管內壓力已經遠超摻水壓力，摻水已失去流動性，同時摻水末端和跨溝管線處開始凍結。處理至6:00無結果，報礦上壓風機掃線。7:30壓風機到達現場但由于管線長，只能開孔分段掃線，于是人員開始挖坑找管線(一般50米左右一個坑)另一部分人員對過溝管線進行加溫(一般采取火燒)。分段掃線，每掃通一段管線只是達到氣通，還要用摻水繼續將管線內的死油掃除，才能達到液通。若該管線長度超過500米或更長且管線內原油粘度過高，掃通這條管線至少需要24-48小時。

              可想而知人員的勞動強度、停井耽誤的原油產量、掃死油時造成的污染、挖坑時要處理的工農關系、HSE隱患等等會消耗大量的人力、物力、財力。若因輸油管線因凍堵造成穿孔，其造成的損失將更大。針對現場這一實際情況，我們開展了管線防堵壓力控制器的研制，研制成功后進行了現場應用，現場應用效果非常明顯，安裝該裝置的10口并在2年內均未出現管線凍堵事故。

管線防堵壓力控制器結構及工作原理
    該裝置主要由管線壓力控制器、油并開關控制器、無線信號發送器及接收器等部分組成。
    其工作原理為:
    (1)根據現場摻水壓力和停并后管線壓力在電接點壓力表1上設定兩個壓力整定值，高壓1.3MPa，低壓0.3MPao
    (2)當管線內壓力達到1.3MPa時與1一電接點壓力表相連的2一信號發射器發出信號由3一信號接收器接收，再由6一直流變壓器開啟4一控制繼電器JZ1實現自動停機。
    (3)由于停機，管線內的堵塞物質不再增加，管線內壓力開始回落。
    (4)當管線內的壓力回落到低于摻水壓力時，摻水系統自動開啟繼續掃線。
    (5)管線被掃通后，當壓力降至0.3MPa時，由1一電接點壓力表相連的1)一信號發射器發出信號由3一信號接收器接收，再由6一直流變壓器開啟5一控制繼電器JZ2實現自動啟機。這樣即防止了管線堵塞，同時巡線人員發現停井也會在第一時間發現問題并及時采取相應的措施。

工作參數:
適用溫度:OCC-80`C
適用壓力:OMPa-1OMPa
適用電壓:220v交流電
壓力控制范圍:OMPa--1 OMPa(可調)

二、現場試驗
              該裝置在室內試驗成功后進行了相關的現場試驗。該裝置先后安裝在草20一平27、草20一平61等10口并上同時試驗，自2010年2月份安裝后至2012年11月份，該10口井均未發生管線凍堵事故。

三、認識及結論
    (1)、該裝置體積小，拆裝方便，可實現自動控制，安全性能好，實現了現場應用時安全第一的理念;
    (2)、該裝置應用防震電接點壓力表，該壓力表野外環境適用能力強，壓力值反應靈敏，控制壓力值的范圍可根據需要任意調節，增大了該裝置的適用范圍;
    (3)、該裝置的應用可降低生產成本和人工勞動強度，提高了工作效率和經濟效益，具有較大的推廣應用價值;
    (4)、該裝置適用于油井輸油管線以及集輸輸油管線等，可避免管線超壓事故的發生。