带压作业自动监测系统的原理与应用

2012-10-16杨宝华

中国新技术新产品 2012年19期

杨宝华

（长城钻探工程有限公司国际钻修分公司，北京 100000）

随着国内带压作业技术的高速发展，各油田对高压油、水、气井的带压作业需求逐年增加，为满足保护环境和节约能源的需求，带压作业装置也逐渐向模块化、自动化方向发展。带压作业是在高压环境下进行油管及工具起下操作，整个工作环境在一个密闭的空间内完成，液控操作工人无法观察到各防喷器的工作状态、防喷器内环空压力、油管接箍的位置、工具的位置等。由于无法知道工具变径部分的准确位置，就只能在环形防喷器抱紧管柱的状态下，让油管接箍及工具变径的部分通过，由于油管接箍及工具直径大于管径，这样极大的缩短了胶芯的寿命，同时也降低了带压起钻的安全性。

为了提高操作的安全性能，降低综合成本。长城钻探国际钻修分公司研制了带压作业装备自动化监测系统，该系统可以实现变径工具在带压作业装置内位置的实时模拟显示以及其它相关部件状态的实时可视化。

一、带压作业自动化控制监测系统

该系统是由油管接箍检测、位移检测、环形密封器及固定卡瓦开关状态检测、平衡泄压阀自动控制、实时模拟显示器、控制终端装置等技术组成。

（一）油管接箍检测装置

油管接箍检测装置本体结构内嵌入带压作业装置下横梁短节内部。检测装置采用电磁感应原理设计，在井口高压状态下，油水混合介质中，当接箍通过油管接箍检测装置时，检测装置线圈的电感量会发生变化，从而使线路中电压或电流的输出量发生变化，采用信号分析处理技术，可以判断油管接箍是否经过。

由信号发生电路产生正弦波，经过功率放大电路，将比较大的信号加到线圈原端，次端产生感应信号，经过整流、放大电路，对信号数据进行采集和处理，来检测油管与接箍的区别。

(二)油管位移检测装置

油管位移检测是利用两组测速轮来实现的，与油管接箍检测装置配合即可确定油管接箍在带压作业装置内的实时位置。整个机构可绕底部固定心轴摆动，两组测速轮可在各自轴向滑移，而且本装置能够较好的去适应在起下作业过程中油管的偏移。

（三）上、下环形防喷器及固定卡瓦开关状态检测装置

检测上、下环形防喷器和固定卡瓦开关状态，为两个平衡放压阀的自动打开提供信号。根据环形防喷器和固定卡瓦在打开和关闭时油路压力的不同来检测环形防喷器开关状态。

（四）平衡泄压阀自动控制系统

对现场手阀进行改造，采用电磁换向阀，实现对平衡泄压阀的自动控制。上、下环形防喷器的开关状态为平衡泄压阀提供打开信号。通过判断上、下环形防喷器之间（中仓）的压力状态为平衡泄压阀提供关闭信号。

二、现场应用

长庆油田陈12-10井，该井井口压力14Mpa，井深 1996米，套管压力 14.8Mpa，油管压力15.1 Mpa。采用桥式偏心分层注水技术对陈12-10进行分层注水。具体工艺为：井口泄压后起管柱，下入吸水管柱，测试各储层吸水状况，获得各储层注水压力，绘制各储层吸水指示曲线；然后按设计管柱结构下入桥式偏心分层注水工艺管柱；管柱下到设计位置后坐好井口泵车按设计打压坐封封隔器。封隔器坐封结束后上测试车投桥式偏心配水器内丝堵，水井正常注水。高质量完成了任务。

陈12-10井管柱结构为（由下至上）：丝堵+筛管+水力循环阀+油管短节+预置工作筒+油管+桥式偏心配水器+油管+封隔器+油管+桥式偏心配水器+油管至井口，如下图所示。截止目前，该带压作业自动检测装置已完成带压作业现场试验井8井次，完成了带压起下管柱、通井、换井口等工序，详细见表1。