一体化自动加药堵水调剖技术应用实

一、立项背

为改进堵水调剖作业效果，该厂历经自主研发、样机制作、现场试运行，最终装置实现了多物态药品混加、自动计量、加药定时定量、加药模式可调、溢罐自动报警、全部动态数据可采集、数据可上传和远程监控等功能。为改变传统堵水调剖运行模式，实现堵水调剖作业自动运行，达到无人值守状态，按照智能化理念，把自动加药装置、配药罐、调剖罐、柱塞泵、高压管汇、控制阀门及附件集成为一体化橇

二、理论攻关目

设计一种能够根据现场运行要求，实现一次加药，可连续保证多次定时定量的自动加药装置，从而降低施工人员的劳动强度，减少施工人员的数量，且能提高工作效率，保证调剖堵水作业的质量和效果

三、内涵和主要做

（一）内

要解决劳动强度大、投加不准确及投加方式粗暴的问题（现状），需要设计一种能够根据工艺要求，满足不同物态（粉末、液体、凝胶、胶粒）堵剂的加入，实现一次投加，可连续保证多次定时、定量、自动上料的装置，达到给水、投加、倒罐、报警、数据上传自动化；并且根据不同段塞工艺，实现加入堵剂种类、加入浓度、加入速度及操作模式等参数的设定，每口井实际累计投加量的采集记录上传，从而降低施工人员劳动强度，减少施工人员数量，提高实际工作质量，降低安全操作风险，保证堵水调剖措施作业的质量和效果

（二）主要做

1、结

从硬件结构划分，装置分为两大部分，即调剖作业主橇和加药橇。其中加药橇分为单相加药橇和多相加药橇，根据堵剂种类，两个加药橇可相互切换，或同时共用，与调剖作业主橇配合使用

从功能上划分，装置可分为三个单元，即调剖剂配制单元、调剖剂注入单元、自动控制单元。

图1 设备结构

2、控制原

在PLC控制下，各种药剂的加入量按工艺要求浓度配比，经计量传感器计量后加入至配药罐，加水、加药、混合搅拌。加水量由配药罐液位计控制，固体加药量由计量称重装置控制，液体的加药量由流量计控制。配制好的调剖液经转运泵由配药罐转运至调剖罐内持续搅拌，经柱塞泵以设定的流量注入地层

图2 自动控制架构

3、报警部

自动控制系统开启后，当配药罐液位到达设定下限时，PLC经液位计判断发出指令，开启进水电动阀，配药罐内开始进水。当配药罐内液位到达设定值（设定加药时间点为配药罐液位到达0.2m处），加药和搅拌同时动作，且加药过程在配药罐液位到达上限前完成，当液位到达上限时，进水电动阀关闭，配药罐配药过程完成。此时，配药罐内调剖液在搅拌状态下等待，当调剖罐内液位到达下限时，PLC经调剖罐内液位计判断发出指令，转运泵开启，调剖液由配药罐经转运泵转运至调剖罐，经调剖泵持续注入。此时，配药罐内液位到达下限，罐内搅拌动作停止且开始进水，以此循环运行（注：在整个配药过程中，调剖剂配制时间必须比注入时间短）。逻辑关系图如下

图3 加药自动控制逻辑关系

4、安全环保保

要保证该装置最终实现减少现场人员、甚至无人值守，安全环保必须得到保障。按照安全环保要求，装置增强了报警功能，增大了装置安全系数，报警涵盖：溢罐、缺水、加药机故障、缺料提醒、可燃气体等

四、创新亮点

1、安全环保保障：要保证该装置最终实现减少现场人员、甚至无人值守，安全环保必须得到保障。按照安全环保要求，装置增强了报警功能，增大了装置安全系数，报警涵盖：溢罐、缺水、加药机故障、缺料提醒、可燃气体等

2、报警方式 报警方式分为现场远距离报警和远程报警。若现场有人员值守，则采用无线遥控报警器结合PLC实现现场自动报警，将报警器安装于住人房内；若要实现远程报警，则有三种途径：（1）借助SCADA系统；（2）通过GSM手机卡；（3）开发专门手机APP，传输至个人手机APP客户端。

3、实用性设

加装溢流管：当进水系统出现故障时，罐内液体可通过溢流管流向指定地点

加装检修天窗及吊装工具：人员上罐检修搅拌电机及转运泵时无法站直身体，可打开检修天窗，使身体能站直缓解疲劳。同时，加装吊装工具后，便于设备起吊检修

加装轴流风扇及百叶窗：能保证人员在检修设备时橇体内的通风和光线

分体式流量计与液位计的使用：在对仪表进行检修、设置参数、校准时不用上罐操作，在PLC控制柜或罐侧处即可完成

4、装置结构模块化设计，一体化组合，可方便快捷地进行功能扩展和切换，拉运拆装方便

5、可适用于不同状态的药剂（粉未状、凝胶状、胶体状、液体状）同时混合输送添加，也使用某一种药剂单独输送添加，药品种类、加药速度、加药量可根据工艺要求灵活设置调整

五、应用效果

图4 现场应

一体化自动加药堵水调剖装置，先后在大板梁作业区郭43-49扩井场、白豹作业区白205-34井场、白207-35井场等井场现场试运行，随后在山城作业区罗233扩井场试运行。经过现场应用，该产品能够满足调剖作业现场堵剂自动配制的技术要求。装置运行平稳，减轻了劳动强度，提高加药的精准度，提升堵水调剖作业的效果。

六、经济效益分析

按照该厂劳务结算结果分析，平均每口井结算人工服务费用5.92万元/口，每台设备有3名施工人员轮流作业，则没人每口井费用为5.92/3=1.98万元

使用该装置后，1人就可巡检5台设备，每台设备每年节约费用为1.98万元*14人=27.72万元。该厂当年施工110口井，即施工设备为110台次，全年节约费用110/5*27=609万元

一体化自动加药堵水调剖装置的应用，提高了加药的准确性和及时性，有力地保障了堵水调剖措施效果。降低劳动强度，比传统人工加药提高工作效率30%。无人为干扰因素，装置对堵水调剖效果保证意义重大

七、应用前景

一体化自动加药堵水调剖技术的应用，提高了加药的准确性和及时性，有力地保障了堵水调剖措施效果。另外，自动加药装置的应用，提高了加药的准备性和及时性，有力地促进了原油上产，间接效益巨大，无法估算。在石油注水领域具有广泛的应用前景