元坝气田采气树压力传导装置的工艺优化研究与应用

亓凯

摘 要：地区降雨量大及方井池渗水造成元坝气田部分井站方井池积液严重，导致监测套管压力状况的仪表进水损坏，不利于对套管压力的监控同时存在引起井口异常关断的风险。文章根据仪表损坏情况，分析造成仪表进水损坏的原因，并提出工艺优化改造措施，从根本上解决了仪表浸水损坏的问题，取得了巨大的经济和安全效益。

关键词：方井池；压力变送器；防水

中图分类号：TE37 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）16-0101-02

Abstract： The heavy rainfall in the area and the seepage of water in the square well pool cause serious fluid accumulation in the square well pool of some well stations in Yuanba Gas Field， which results in the damage of the water inflow of the instrument to monitor the casing pressure， which is not conducive to the monitoring of the casing pressure and there is the risk of abnormal shutoff of the wellhead. According to the condition of instrument damage， this paper analyzes the causes of instrument water damage， and puts forward the measures of process optimization and renovation， which fundamentally solves the problem of instrument flooding damage and obtains huge economic and safety benefits.

Keywords： square well pool； pressure transmitter； waterproof

1 概述

壓力变送器在能源、钢铁等行业的压力监测和远程控制方面有非常广泛的应用，根据原理不同有多种压力变送器，现今也发展出功能更为强大的智能型压力变送器[1]。元坝气田生产井均安装有压力表或压力变送器以动态监测套管起压，根据套管压力及时泄压保证安全生产，但由于所处地区降雨量较大以及方井池渗水，元坝气田下辖部分井站均存在不同程度的方井池积水现象，易导致压力表或变送器因水淹损坏的情况，且存在变送器进水引发井口控制柜RTU掉电触发井口关断的风险。需要对上述问题进行优化解决。

2 原因分析

通过调研[2-7]，本文对元坝气田所有的由于方井池积水造成压力表、压力变送器损坏的情况进行分析研究发现，导致上述问题的主要原因有三个方面：

2.1 压力表、变送器安装位置的影响

元坝气田方井池深4.2米，表层套管压力变送器距地面3.8米，技套1压力变送器距地面2.73米，技套2压力变送器距离地面1.75米，雨水易造成表套及技套1水淹，导致现场仪表损坏。

2.2 方井池渗水的影响

元坝气田部分井站方井池渗水，进行防渗处理后有所缓解但仍然存在，每逢雨季、汛期，方井池渗水严重，成为积水主要原因之一。

2.3 压力变送器穿线管进水的影响

压力变送器穿线管自地面通过防爆软管的形式自上而下接入压力变送器，雨水自地面埋地部分进入穿线管，顺流进入压力变送器，导致压力变送器内部进水电路板损坏。

3 改造措施研究分析

针对上述的几点原因，本文提出了以下几个改造措施：

3.1 根据不同季节改变采气树技表套仪表现场安装类型

夏季降雨量较多安装压力表，冬季降雨量相对较少安装压力变送器，减少压力变送器水淹故障次数。但夏季方井池积水严重也造成压力表水淹损坏，同时也不便于值班人员巡检，也无法远程获取实时生产数据，且冬季雨量较少但仍然发生压力变送器水淹故障问题。

3.2 增加压力变送器防护等级

采购防护等级更高的压力变送器，由原来的IP65升级为IP67，将低压喷射水防护提升为短时间浸水防护，降低变送器进水损坏风险。提升防护等级后，变送器进水故障损坏率有所下降。但由于雨水通过压力变送器电源穿线管进入仪表内部，最终导致电路板故障。据统计共发生7次电源穿线管进水造成的变送器故障损坏，其中1次因电源线短路，引发了井口控制柜RTU掉线触发井口关断。

3.3 将压力表、压力变送器安装至地面

本文提出了两种方案开展此项改造：

（1）采用技表套连接油管，将压力从方井池内引至地面，在地面安装压力表及压力变送器。

对井口装置技、表套安装压力表一侧进行改造，使用双公油管短接、双母弯头、仪表阀丝堵、双阀组、拷克等材料，将压力从方井池内引至方井池钢制平台以上，再安装压力变送器及压力表，如图2所示。

（2）采用罗斯蒙特1199远传装置及其密封组件和3051S在线安装式压力变送器进行改造安装。

对采气树技套1、技套2及表套安装压力表/压力变送器的一侧进行改造，将原压力表/压力变送器拆除后，安装罗斯蒙特1199远传螺纹密封组件、毛细管和压力变送器，将压力引至压力变送器进行地面安装，同时将压力变送器电源接线引至地面。

根据现场生产实际，选择罗斯蒙特3051S在线安装式压力变送器。充分考虑力矩因素，将表技套安装的针型阀更换为角式针型阀，安装双外螺纹接头，减小力矩的同时使得角式针型阀与密封组件紧密连接。采气树技套管仪表阀在拆除压力表及压力变送器后，安装双外螺纹接头，连接安装罗斯蒙特1199远传密封组件。在附近地面预制水泥墩，并浇筑稳固3根高1.0米的2寸镀锌钢管，在钢管上安装多方位角式支架，然别安装表套、技套1和技套2压力变送器，实际安装效果如图3所示。

方案一：需要在井口动火或将操作平台吊出井口重新开孔，存在一定的安全风险，且需要针对每口井的情况制定相应的单井改造方案，增加难度和工作量，同时改造成本也较高。

方案二：通过将压力表、压力变送器移至地面安装并相应的把电源接线移至地面，从根本上避免了压力表、变送器本体和电源穿线管进水。角式针型阀将取压堵头与引压法兰进行连接，减小短接受力力矩，同时针型阀材质、压力等级、接口形式符合要求，确保连接部位紧固，引压过程安全可靠。通过预制水泥墩加固方式完成地面安装，采用多方位角式支架与圆形镀锌钢管相连接，压力变送器安装方便快捷、稳固可靠，表套、技1和技2套管实际压力远传压力参数运行平稳，巡检维护迅速便利。

综合考虑方案一、二，本文选择使用方案二对采气树压力表、变送器进行改造。

4 结论及效果评价

本文通過对元坝气田所有压力表、变送器进水损坏以及造成井站关断的事件进行分析，得出造成仪表进水故障的主要原因有仪表安装位置、方井池渗水和电源穿线管进水，针对性的提出了多种方案进行改造，综合对比分析后本文选择改用罗斯蒙特1199远传装置及其密封组件和3051S在线安装压力变送器将仪表安装在方井池附近地面的方式进行改造，从根本上解决了方井池积水，仪表浸水故障的问题，延长了变送器的使用寿命，提高生产数据的实时性与准确性。

通过对积水较为严重的两个井站的采气树技表套压力变送器的改造，目前这两个井站压力变送器运行平稳，且在雨季方井池积水的情况下也能完全满足正常的生产需要，提高了远传数据的准确性，便于整个气田套管起压的监控和追踪，同时也大幅降低了由于其频繁损坏而产生的生产成本和人工维护成本，后期将继续对其他积水严重的井站开展改造工作。改造后的压力变送器厂家质保15年，即在15年内不再产生维保费用，根据以往仪表损坏情况，改造后每年可节省成本11.7万元，15年累计节省成本175.4万元。将变送器移至地面安装也便于值班人员日常的巡检，更易于发现异常，在地面直接能够获取生产数据也降低了人员进入受限空间的频率，也就降低了人员遭受受限空间伤害的风险，保障生命安全。

参考文献：

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[2]艾秋顺，张百平，侯庆瑞，等.压力变送器的测量不确定度分析[J].化工自动化及仪表，2011，38（04）：413-416.

[3]薛忠.面向物联网的智能压力变送器设计研究[D].南昌航空大学，2013.

[4]徐国栋.智能压力变送器的研究[D].山东科技大学，2010.

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[7]刘中伟.采气树及气井地面建设集成橇一体化装置[A].2011年石油装备学术研讨会论文专辑[C].2011：2.