智能化调剖设备研究

田永达　毕台飞　高耘　金小壮　贺娟

摘 要：目前安塞油田调剖调驱的主体技术已经从过去的多种类多段塞的多种单一化工料复配，向多种类有机聚合物复配形成的单一化工料转变，施工现场要求全年施工，无人值守、远程监控。因此，智能化集成调剖调驱注入设备，实现现场自动化注入，降低现场人工操作强度，实现设备小型撬装化，降低设备能耗，实现设备智能化注入。

关键词：调剖设备;智能化;撬装化

注水井调剖调驱技术已经成为安塞油田稳产一项主体技术，每年安塞油田注水井调剖调驱工作量在500井次以上，注水井调剖调驱设备需求130套以上，单套设备年调剖2.5井次，设备利用率100%。随着调剖、调驱工艺技术的进一步推广，冬季施工、远程监控、智能注入、无人值守等功能要求逐步提出，调剖调驱设备向撬装化、低能耗、自动化、智能化方向发展。

1 目前调剖设备现状

1.1 调剖、堵水、调驱常用的注入设备

目前调剖、堵水、调驱注入设备有配液罐、搅拌泵和调剖堵水泵。具体情况如下：

1.1.1 配液罐

主要2具6～10方搅拌罐，需要人工加水、投料，人工操作倒罐、配药。无法准确的计量和排量的控制功能。

1.1.2 柱塞泵

该设备主要在前几年使用粘土调剖中应用，它可以长期运行，但柱塞往复速度极快，对于粘土调剖剂的性能没有影响，但是对于目前常用的聚合物调剖剂来说，可造成剪切，影响措施效果。另外由于柱塞运动速度快，摩擦易产生高温，破坏柱塞和密封填料，检修周期短。目前在用的设备功率大，无功功耗高。

1.2 泵入设备存在的问题

存在的主要问题就是由于柱塞运动速度快而对工作液中的高聚物造成剪切，影响堵剂的封堵效果;对于长期运行泵入设备长时间运行，难以达到要求。所以从目前大剂量调剖工作现场实际来看，应用泵注系统是十分必须的，而目前的形势根本实现不了长期连续注入，在控制施工压力、排量等方面以及施工参数的录取方面的问题也还没有得到解决，这样就严重地影响到措施效果。

2 智能化调剖设备设计

通过对目前调剖、调驱工艺体系研究，结合现场实际，在实现调剖液安全注入的基础上，研制一种自动配液、智能注入、远程监控的小型撬装化注水井调剖、调驱注入设备。

2.1 技术指标

①对聚合物的剪切小;②连续工作时间长（连续使用>30天）;③注入设备满足-30℃～60℃条件下正常工作要求，设备排量0.5-2.0m3/h，设备额定压力25MPa，设备能耗≤30kW;通信标准满足现场上线要求;④施工压力、排量、流量能自动记录，记录点为2个/h。

2.2 设备组成

智能化装置兼具投药、搅拌、输送液体、自动控制与一体。其结构组成为：加药装置主要由溶液箱、搅拌箱（带搅拌器）、计量泵、液位计、电控柜、管路、阀门、止回阀、压力表、过滤器、底座、等组成。加药装置根据所需药剂浓度，在搅拌箱内配制，经搅拌器搅拌均匀后投入溶液箱、用计量泵（加药泵）向投药点或指定的系统中输送所配制的溶液。成套加药装置具有结构紧凑、安全简单、操作使用简便等特点。该装置还可根据用户不同工艺流程的要求，进行有针对性的设计、配置必要的部件，实现功能适合，自动远程控制等。

其主要组成为：①机架：由Q235槽钢、冷轧板及角钢压制焊接而成，起到支承其他部件的作用;②干粉吸料系统：由吸料电机、软管、吸料头、料斗等组成;③推料溶解系统：由减速机、干粉推料双螺杆、混合器、水射器、不锈钢搅拌器及制 備/储备罐等组成;④给水系统：由阀、过滤器、电磁阀、压力表、管件等组成;⑤混合水射器：独有的射流装置，可使得预浸湿药剂雾化分散;⑥控制系统：料位开关（干粉低位报警）、电磁阀（进水电磁阀和排泥电磁阀以及放 液电磁阀）、液位开关（控制设备/储备罐液位）、控制柜（主要电气元件均选用施耐德）、计量泵（两计量泵变频器）、螺旋送料（采用双螺旋输送，无脉动出料，做到连续均匀，配料准确）、药液搅拌（内旋式搅拌桨叶，使搅拌旋转力量均匀轻柔）。

2.3 控制系统

系统采用了深圳显控AK70西门子芯片系列的PLC，所以必须使用西门子公司的专门编程软件来进行软件的编制。这种方式易于描述较为复杂的控制功能，表达直观，查错找漏都比较容易。

系统主要组成：①液位计：1#料罐液位计、2#料罐液位计、3#料罐液位计、1#大罐料位计、2#大罐料位计，共5个液位计;②流量计：1#料罐流量计、2#料罐流量计、3#料罐流量计、供水流量计、总输出流量计，共5个流量计;③压力传感器：输出保护压力传感器，共1个压力传感器;④电机类：1#加药泵、2#加药泵、3#加药泵、1#大罐搅拌机、2#大罐搅拌机、上料齿轮泵、出料三柱塞电机，共7个：⑤电磁阀：供水电磁阀，共1个;⑥照明：1路。

3 现场应用情况

智能调剖设备有效的把调剖设备的整装功耗降低至25kW以内，实现了调剖设备低能耗要求。

4 结论

①智能调剖设备有效的把调剖设备的整装功耗降低至25kW以内，实现了调剖设备低能耗要求;②智能调剖设备的控制系统有效解决了现场人工操作和人工看守，实现了自动化计量、上水、配料、注入，同时实现了远程监控，彻底解决了调剖调驱人工劳动强度大，人为因素不可控的问题;③目前设备存在通过室内驱替试验证明，注入量达到0.5PV时，聚合物微球封堵率达到了90%，水驱波及面积增加，低渗透空间的油被动用，水驱波及面积增加，采收率显著提高，同时含水率得到有效降低。

作者简介：

田永达（1984-），男，汉族，山东莘县人，工程师，主要从事油田开发油田化学，注水井调剖调驱工作。