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摘要：
目前，大多數油田的加藥工藝存在加藥頻次低、藥劑效果不均勻、人工成本高、勞動強度大等缺點。在目前油田數字化平臺管理的基礎上，設計井場智能加藥系統。為驗證井場平衡式連續自動加藥系統的科學性與合理性，在室內試驗的基礎上進行了現場考核。井場平衡式連續自動加藥系統采用新的工藝和控制系統，不需要工人值班，降低了工人的勞動強度，提高了加藥精度，從而提高了油田生產效率以及管理水平。
關鍵詞：
井場；加藥；自動化系統
目前，國內油田主要采用人工加藥方式，即通過工人定期到油井現場投放藥劑的方式實現清蠟劑、緩蝕劑等藥劑的一次性投加，存在工人勞動強度大、人力成本高等問題［1］。部分油田采用以井口抽油機自身光桿上下運動為動力的井口機械自動加藥裝置，實現將安裝在井口旁加藥罐藥劑的自動投加，結構較為復雜，維護難度大［2］。還有部分油田采用以高含水井壓力作為動力的光桿自動加藥裝置，通過藥劑射流器，抽取藥劑和高含水井壓力水一起混合后加入油套環空，存在適應性不強的缺點［3］。針對目前油井加藥存在的問題，研制一套平衡式連續自動加藥系統。該系統采用可編程控制器（PLC）為控制單元，自動檢測輸油管流量，根據流量及設定的加藥量或者濃度值控制計量泵的加藥量，并且設置多種故障報警功能，不需要工人值班，降低了工人的勞動強度，避免了原有加藥裝置不能隨系統控制要求動態調節加藥量帶來的加藥不足或加藥過量的弊端，提高了加藥精度，降低了生產成本，提升了管理水平。
1井場平衡式連續自動加藥系統組成及原理
井場平衡式連續自動加藥系統主要由現場設備和系統軟件組成，現場設備主要包括一體化加藥裝置、氣體管路、流體管路、專用接頭等，系統軟件主要由儀器控制軟件、通訊接口軟件、數字化平臺組態軟件組成。該自動加藥系統主要通過連接至各抽油機井口套管上的氣路管線實現套管氣壓的平衡，液路管線實現藥劑的投加。加藥裝置的加藥量、藥劑儲量、管路閥門開閉等信息通過通訊線纜傳輸至井場數字化RTU箱內的交換機上，數據通過連接在交換機上的無線網橋和光纖傳輸至接轉站、作業區、采油廠的數字化平臺。平臺上可以監測各井場的加藥情況，并進行加藥量的遠程調配。
2工藝流程
油井自動加藥系統的工藝流程為：通過緩慢打開加藥漏斗閥，放盡加藥包內的氣體，將準備好的藥劑緩慢倒入加藥包內，當藥劑量達到指定量（液位計）后關閉加藥漏斗閥。打開平衡閥，待油套管環形空間及加藥包壓力平衡后，緩慢打開下流閥，藥劑靠自重流入油套管環形空間，當加藥量達到設定值時關閉下流閥與平衡閥，最后打開加藥漏斗閥進行放空。為滿足自動加藥的目的，通過加裝RTU控制器、電磁閥、安全閥、磁翻板液位計等自動化儀器和設備，配套大容積防腐加藥箱和管線，以實現油井加藥量的設置及自動連續加藥過程的完成。其中，RTU控制器通過中間繼電器控制電磁閥島動作，按照程序流程設計分別選擇氣路和液路的通斷，從而實現氣壓平衡和重力加藥。電磁閥島和RTU控制器的工作電源選用直流24V，通過開關電源來實現井場交流380V電源到直流24V電壓的換轉。安全閥設計自動開啟壓力為系統最大承壓的75％，在井口套壓過高時快速泄壓以避免事故的發生。
3自動加藥系統的軟件設計
鑒于該自動加藥系統主要控制的是電磁閥的通斷與加藥時間，結合現在油田數字化與無人值守的新要求，擬定上位機軟件主要用于欲加藥油井的選擇與單井加藥量的監控，而現場PLC主要執行對電磁閥與加藥時間的具體控制的方案，上位機與現場的通迅借助無線設備與通訊軟件完成。當用戶點擊開始按鈕時，通訊測試即開始，然后開始選擇欲加藥的油井，開啟進氣管線，進而開啟加藥電磁閥開始加藥，到達設置的時間后停止加藥，最后關閉加藥箱閥。油井自動加藥系統的數據采集利用的是西門子S7－200PLC，通過通訊接口將自動加藥裝置的數據傳送至上位機中，同時接受來自上位機的控制，對加藥現場實現遠程監控［4］。1）顯示。上位機軟件采用KingView6．53開發。在該監控畫面中，用戶可以對自動加藥系統的相關數據進行設置及實時監控。此外，該系統還兼備PID自動調節功能，能夠根據加藥系統反饋回來的數據來實現自動調節加藥量［5］。自動加藥系統的監控畫面，較為直觀地顯示了自動加藥系統的組成及各設備的工作狀態。2）報警。報警主要分為過程變量報警和系統診斷報警，無論是過程變量報警還是系統診斷報警發生時，都會在操作員現行操作的畫面上給予聲、光報警提示。并且對系統中所有的報警均進行記錄、存儲；并且可以打印報警報表，打印結果包括報警的位號、報警數值、發生日期、時間等［6］。3）記錄打印。系統通過連接打印機，可實現報警報表和過程數據報表的打印。根據用戶需要在組態時所編制的各類報表（如：過程數據定時監測報表、操作綜述報表、各類聯機記錄報表、報警報表等）都能在打印機上輸出。
4應用效果
為驗證井場平衡式連續自動加藥系統的科學性與合理性，在室內試驗的基礎上對所設計的系統進行了現場考核，目前試運行累計已達12個月，共進行了4口井的加藥實踐。結果表明：1）該系統運行穩定可靠，試運行期間未出現任何技術問題，雨雪天氣下通訊暢通，信息傳達及時。2）加藥量控制準確，有效克服了人工加藥廣泛存在的加藥不足或過量、工人勞動強度大等問題，提高了管理水平，降低了生產成本。3）較之計量泵等加壓注入藥劑的方式，該系統具有不受井口自身套壓影響，免維護周期長等優勢。4）長期對井筒進行智能連續加藥減少了藥品的浪費，有效地緩解了井筒結蠟現狀，降低了油井負載，減小了載荷變化對油井的影響，延長了油井生產時間。
5結論
1）采用以PLC為核心的井場平衡式連續加藥方案，有利于提高加藥精度、降低生產成本。2）數據通過連接在交換機上的無線網橋和光纖傳輸至現場，不受環境因素的限制，抗干擾能力強，遠程調控及時迅速，借助無線網橋與光纖傳輸技術實現遠程調控是未來在線監控技術發展的趨勢之一。3）該系統采用模塊組態技術，能直觀顯示各設備的工作狀態，發現問題及時，維修方便。
作者：吳文秀 付曉慶 景望 單位：山 長江大學機械工程學院
參考文獻：
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