帶壓作業自動監測系統的原理與應用

楊寶華

（長城鉆探工程有限公司國際鉆修分公司，北京 100000）

隨著國內帶壓作業技術的高速發展，各油田對高壓油、水、氣井的帶壓作業需求逐年增加，為滿足保護環境和節約能源的需求，帶壓作業裝置也逐漸向模塊化、自動化方向發展。帶壓作業是在高壓環境下進行油管及工具起下操作，整個工作環境在一個密閉的空間內完成，液控操作工人無法觀察到各防噴器的工作狀態、防噴器內環空壓力、油管接箍的位置、工具的位置等。由于無法知道工具變徑部分的準確位置，就只能在環形防噴器抱緊管柱的狀態下，讓油管接箍及工具變徑的部分通過，由于油管接箍及工具直徑大于管徑，這樣極大的縮短了膠芯的壽命，同時也降低了帶壓起鉆的安全性。

為了提高操作的安全性能，降低綜合成本。長城鉆探國際鉆修分公司研制了帶壓作業裝備自動化監測系統，該系統可以實現變徑工具在帶壓作業裝置內位置的實時模擬顯示以及其它相關部件狀態的實時可視化。

一、帶壓作業自動化控制監測系統

該系統是由油管接箍檢測、位移檢測、環形密封器及固定卡瓦開關狀態檢測、平衡泄壓閥自動控制、實時模擬顯示器、控制終端裝置等技術組成。

（一）油管接箍檢測裝置

油管接箍檢測裝置本體結構內嵌入帶壓作業裝置下橫梁短節內部。檢測裝置采用電磁感應原理設計，在井口高壓狀態下，油水混合介質中，當接箍通過油管接箍檢測裝置時，檢測裝置線圈的電感量會發生變化，從而使線路中電壓或電流的輸出量發生變化，采用信號分析處理技術，可以判斷油管接箍是否經過。

由信號發生電路產生正弦波，經過功率放大電路，將比較大的信號加到線圈原端，次端產生感應信號，經過整流、放大電路，對信號數據進行采集和處理，來檢測油管與接箍的區別。

(二)油管位移檢測裝置

油管位移檢測是利用兩組測速輪來實現的，與油管接箍檢測裝置配合即可確定油管接箍在帶壓作業裝置內的實時位置。整個機構可繞底部固定心軸擺動，兩組測速輪可在各自軸向滑移，而且本裝置能夠較好的去適應在起下作業過程中油管的偏移。

（三）上、下環形防噴器及固定卡瓦開關狀態檢測裝置

檢測上、下環形防噴器和固定卡瓦開關狀態，為兩個平衡放壓閥的自動打開提供信號。根據環形防噴器和固定卡瓦在打開和關閉時油路壓力的不同來檢測環形防噴器開關狀態。

（四）平衡泄壓閥自動控制系統

對現場手閥進行改造，采用電磁換向閥，實現對平衡泄壓閥的自動控制。上、下環形防噴器的開關狀態為平衡泄壓閥提供打開信號。通過判斷上、下環形防噴器之間（中倉）的壓力狀態為平衡泄壓閥提供關閉信號。

二、現場應用

長慶油田陳12-10井，該井井口壓力14Mpa，井深 1996米，套管壓力 14.8Mpa，油管壓力15.1 Mpa。采用橋式偏心分層注水技術對陳12-10進行分層注水。具體工藝為：井口泄壓后起管柱，下入吸水管柱，測試各儲層吸水狀況，獲得各儲層注水壓力，繪制各儲層吸水指示曲線；然后按設計管柱結構下入橋式偏心分層注水工藝管柱；管柱下到設計位置后坐好井口泵車按設計打壓坐封封隔器。封隔器坐封結束后上測試車投橋式偏心配水器內絲堵，水井正常注水。高質量完成了任務。

陳12-10井管柱結構為（由下至上）：絲堵+篩管+水力循環閥+油管短節+預置工作筒+油管+橋式偏心配水器+油管+封隔器+油管+橋式偏心配水器+油管至井口，如下圖所示。截止目前，該帶壓作業自動檢測裝置已完成帶壓作業現場試驗井8井次，完成了帶壓起下管柱、通井、換井口等工序，詳細見表1。

電磁感應原理圖

（表1）

結語

1帶壓作業已發展成為提高油氣田采收率和保護油氣藏的重要生產手段，是發展的必然；

2該油管位移檢測裝置，檢測誤差不大于3%；

3帶壓作業主要是指通過外力將管柱抱住，讓地層壓力封住，因此對密封裝置要求高，通過該接箍監測，使接箍過環形防噴器時，打開環形，減少了膠芯的損壞，節約了成本；

4實現帶壓作業平衡放壓閥的自動開關，防止了誤操作，提高了帶壓作業的安全性；

5通過可視化面板集成顯示，便于觀察和操作，提高了帶壓作業的安全性；

6該帶壓作業自動監測裝置能檢測接箍位置和油管位移，上、下環形防噴器、固定卡瓦開關狀態，實現平衡泄壓閥自動控制，并通過控制面板實時模擬顯示，提高了帶壓作業安全性，并經過8口井的現場應用，具有較好的推廣應用價值。

[1]蔡明哲.帶壓作業油管接箍探測儀的研制[J].石油機械，2008：36（1）.

[2]崔斌.帶壓作業修井裝置的研制[J].石油礦場機械，2007(1).