结蜡是油井生产过程中的普通现象, 它的危害主要表现两个方面, 一是导致机采井泵况变差, 甚至出现蜡卡;二是造成集油管线过流面积减小, 回压上升, 甚至蜡堵。通常采用热水洗井或冲洗管线解决结蜡问题。
地面热洗流程主要有两种, 一是有热洗流程, 可以满足热洗要求;二是无热洗流程, 无法满足热洗要求。后者需使用高温蒸汽热洗车组洗井或冲洗管线。高温蒸汽热洗车组洗井过程中, 有三个最重要的工作参数:压力、温度、排量。由于高温蒸汽热洗车组洗井过程中, 只能人工对压力、温度进行监测, 而排量始终无法进行监测, 热洗质量难以得到保证, 加之其它因素影响, 高温蒸汽热洗车组管理极易出现失控。
基于上述因素, 研制了高温蒸汽车洗井参数无线监测系统, 实现对高温蒸汽车洗井过程中的出口压力、排量、进出口温度进行监测, 在保证热洗质量的前提下, 细化高温蒸汽热洗车组出工、用料的管理。
1 设计高温热洗车组参数远传系统工作流程
根据高温蒸汽热洗车现状及数据监测要求, 针对热洗车设备无法进行大的改动的特点, 在高温热洗车的出水口增设无线压力、温度采集器;在高温热洗车进水口安装流量、温度采集器。
对于温度、压力数据采集与计量, 相关技术标准没有特殊说明, 只是在流量计量时, 要求计量仪表位于的流体流态相对稳定, 保证流量计量的准确性。为此按照ISO系列要求的标准直管段长度与管径的比值为前10后5进行设计。
(1) 无线温度采集器设计
高温热洗车出口温度为100℃左右, 考虑外界环境因素采用插入式温度采集器, 为不破坏原车结构, 采用由壬连接。包括供电模块、数据采集处理模块、无线射频模块, 实现对热洗车进出口温度的采集。
(2) 无线压力采集器设计
无线压力采集器安装在由壬接头上, 承载压力70Mpa, 满足高温蒸汽热洗车承压要求。主要包括供电模块、数据采集处理模块、无线射频模块。
(3) 高温蒸汽热洗车流量采集装置的设计
高温蒸汽热洗车用水为污水, 水中有杂质及游离油, 如采用插入式的流量采集装置, 容易因杂质和油的影响造成计量精度下降。加之高温热洗车需要定期进行酸洗。为此采用超声波流量采集器来计量流量。
2 现场安装
根据实际情况, 通过对热洗车参数监测点勘查, 制定一套使用于高温蒸汽热洗车的无线监测方案。
热洗车参数远程无线监测系统由无线温度采集器、无线压力采集器、流量采集器、无线通讯转换器、车载显示平台和矿部监控服务器及相应软件组成。无线采集器负责前端数据的采集与发送, 数据通过无线发送的工作方式发送给无线通讯转换器 (RTU) , 无线通讯转换器 (RTU) 将接收到的数据, 进行打包处理再发送给监控服务器。
系统需要实现高温热洗车参数的实时采集及记录, 同时还需记录当前洗井井号, 以便根据实际井的工作流程及时间制定更加详尽的热洗车管理方案。
(1) 无线温度采集器、无线压力采集器的安装
高温热洗车出口温度90℃~100℃, 出口压力通常在10MPa左右, 出水口无线温度、压力采集器安装出水口加装由壬接头, 在由壬接头上预留无线温度采集器、压力采集器的安装位置。
(2) 流量采集器的安装
按照超声波流量计的安装要求, 对超声波流量计进行安装布置。测量点选择距上游 (水流来方向) 10倍管径长度、距下游 (水流去方向) 5倍管径长度的均匀直管段 (即上、下游阀门在该长度以外或水管的拐点在该长度之外) 。
(3) 无线通讯转换器的安装
无线通讯转换器安装在控制箱内, 并固定在高温蒸汽热洗车上。
3 系统的监测操作界面
应用高温热洗车参数无线远程监测系统后, 能够在值班室实时监测热洗车洗井参数。
4 应用效果
共计现场应用100井次, 选择2口井与磅秤计量数据进行了对比, 流量计量准确率达到了97.5以上%。
热洗车参数无线远程监测系统所采用的无线采集器发送间隔为30s, 整个热洗过程数据量比较大, 只截取了热洗车洗井开始、结束后的测量数据。
其中井热洗监测数据如下表所示。对该井用水量采用磅称对比。
该井平台记录数据为1111..8899mm33, 磅秤对比数据为1122..1166mm33, 准确率97.77%。
另外一口井的监测数据见下表所示。
该井平台记录数据为1122..1100mm33, 磅秤对比数据为1122..3366mm33, 准确率97.90%。
从上述2口井对比数据分析, 由于罐车内的水不可能完全放净, 因而数据计量准确率基本可以代表实际消耗水量。
经过对比热洗车车载显示平台与监控服务器所各自记录的数据, 两个部位输出数据符合率100%。
5 结论和认识
(1) 设计的高温热洗车组参数远传系统工作流程, 满足在用两种热洗车型的使用需要;
(2) 计量仪表量程选择适应不同计量范围的需要, 精度符合工作需要;
(3) 利用高温蒸汽车洗井参数无线监测系统, 实现了对油井热洗过程的温度、水量、排量的准确计量, 在保证热洗质量的前提下, 细化高温蒸汽热洗车组出工、用料的管理。