高壓油氣井測試安全監測與安全控制技術

為了降低高壓設備的地面測試風險，消除安全隱患，避免發生事故，保護重要設備的安全，必須有效監控和控制技術。一是要實時全面監測地面流程工作狀況,及時發現并分析異常情況,為迅速采取正確措施提供指導;二是當地面流程出現異常,如超壓、堵塞、刺漏等情況時,能夠快速可靠的進行關斷、泄壓,以保護設備和人員安全;三是當地面流程出現復雜情況時,怎樣快速可靠發地進行緊急關井確保井口安全。1控制異常發生高壓油氣井地面測試安全監測的作用主要體現在四個方面,一是監測系統能夠及時準確記錄各種數據,分析井的生產情況、設備運轉情況等;二是對監測參數設置上下限報警,在發生異常時及時給操作人員警示;三是根據數據變化趨勢自動分析異常情況,及時采取應急措施,避免事故發生;四是只需在監控房就能清楚掌握全局生產動態,不需要人員進入高風險區巡視、錄取數據等,大大降低了人身傷害的風險。要實現以上的功能就必須及時、準確監測壓力和溫度、油氣水產量、硫化氫等有害氣體、現場視頻等,不僅能夠取全取準測試資料,并能及時對異常情況示警。1.1及時發現異常,消除安全隱患溫度、壓力、流量等數據不僅是油氣井測試必須錄取的資料,也是安全監測的重點對象,通過對這些數據的實時監測,能夠即時發現異常,消除安全隱患。溫度、壓力監電子傳感器一般安裝在井口、節流管匯、換熱器、分離器、流量計等關鍵節點,實時將測得的數據發送到數據采集房的主機,電腦實時繪制各節點的溫度和壓力曲線并在屏幕上顯示出來,同時可設置上下限報警值,當監測點壓力、溫度超過或低于報警值時,系統會發出警報。1.2氣體監測系統的應用油氣井測試中的有毒有害氣體主要有硫化氫、可燃氣體、二氧化碳等,通過在可能出現氣體泄露和經常有人員操作的地方安裝固定式氣體監測探頭,通過有線或無線將監測結果實時傳輸到數據采集房主機,就可以清楚的監測到各點的有毒有害氣體濃度,當濃度超過報警值時,報警系統就會發出警報。將流程中的氣體通過管線引入硫化氫在線監測設置,就可以直接監測到流程中硫化氫的含量,在線監測裝置可以連續監測。1.3遠程監督與指導在高壓油井地面測試施工中視頻監測是有效的觀察工具,可以實現對井場及周邊環境的實時監控,減少人員巡視接觸危險區域的頻率,降低人員風險,同時還能夠實現遠程監督和指導現場操作,避免因誤操作而造成的事故。運用數字視頻監控還具有報警、遠程傳輸、快速查找等功能,可以利用計算機分析視頻,及時發現異常情況并進行報警。2自動識別小距井安全控制主要利用井下安全閥、井口安全閥、地面安全閥等可以實現遠程控制開關的閥門和各類超壓釋放安全閥來實現。井下安全閥一般安裝在距井口100m左右,由地面液壓站對其控制。井口安全閥安裝在井口采氣樹或者控制頭主通徑上,可實現遠程迅速關井,從而杜絕人員近距離接觸井口的風險。地面安全閥一般安裝在井口采氣樹與節流測試管匯之間,盡量靠近井口一側,可以遠程控制,主要用來應對其下游出現的故障,當井內下有鋼絲或其它原因不能井口關井時,可以代替井下、井口安全閥關井。2.1氣控閥門的控制遠程控制一般是通過液按、氣控、氣液聯控來實現的。液控是以液壓站為結點,連接各液控閥門,通過液壓控制面板上的開關來控制各個閥門,既可以單獨控制某個閥門,也可以同時控制多個閥門。氣控閥門主要是分離器和換熱器上的氣動薄膜閥,是通過氣壓控制的,氣壓都低于1MPa。多用戶控制一般采用氣液聯控來完成,這主要是因為容易安裝和實現,只需要將氣控管線連接到氣控液閥上,再并連幾個放氣閥,充上氣壓就可以了。2.2低壓感應閥高低壓感應控制是利用高低感應閥通過氣控液來控制液壓閥門關閉的。關鍵裝裝置就是高低感應閥,該閥可以安裝在流程上任意需要的地方,當其測得的壓力高于或低于設定值時(高壓感應閥高于設定值,低壓感應閥低于設定值),高低壓感應閥開啟,泄掉與其連接的氣控管線壓力,再通過氣控液來關閉閥門。易熔塞一般安裝在井口,可控制井口或井下安全閥,當井口發生火災時,易熔塞熔斷泄掉液壓實現關井。3監測與控制聯動目前在高壓油氣井測試過程中,監測與控制是兩條線,兩個系統,不能夠實現聯動,通過監測一旦發現異常情況,必須由人去操作控制系統來處理。監測與控制聯動就是要將監測與控制系統合成為一個系統(見圖1),當監測到異常情況時,能夠自動應急處理。當出現異常情況時,故障分析模塊對監測數據進行綜合分析,就能夠迅速準確判斷故障類型、發生位置、危險程度,然后按照預先設定好的處理方法,生成指令代碼傳給指令中心。指令中心根據故障分析模塊傳過來的指令代碼開啟相應控制閥門,從而實現自動關閉閥門。4現場應用效果高壓油氣井地面測試安全監測與控制的部分工藝已成功應用于松南氣田、伊朗