在线自动排水装置

在线自动排水装置（精选6篇）

在线自动排水装置 篇1

摘要：对于海水直流冷却凝汽器的电厂, 凝汽器水室均设置水室抽真空泵, 针对真空泵的真空控制罐排水均采用手动操作的问题, 通过对水室抽真空系统运行阶段真空控制罐内压力变化特点的分析和研究, 设计出一种以U型水封管为核心的真空控制罐在线自动排水装置, 解决了手动误操作的问题, 提高了电站水室抽真空系统运行的可靠性。

关键词：真空控制罐,水封,在线自动排水装置

1 概述

对于海水直流冷却凝汽器的电厂, 凝汽器水室均设置水室抽真空泵, 当电站水室抽真空系统设置真空控制罐时, 需要定期排掉真空控制罐中存留的海水, 防止真空控制罐水位过高造成抽真空系统不能正常抽气。由于真空罐内处于真空状态, 所以直接打开真空控制罐下方排水口会破坏系统真空。

目前电站水室抽真空系统中使用较多的真空控制罐排水系统是一种手动排水装置, 其基本原理为:在真空控制罐下方再设置一个疏水罐和三路阀门, 如图1所示。

如图1所示, 正常运行时隔离阀1、2和3处于关闭状态, 当真空控制罐内水位达到高位、需要进行排水操作时, 先打开隔离阀2, 使疏水罐通大气;然后先关闭隔离阀2, 再打开隔离阀1, 在疏水罐与大气隔离的状态下, 将真空控制罐中的水放至疏水罐中;最后先关闭隔离阀1, 再打开隔离阀2和隔离阀3, 将疏水罐中的水排出。重复上述过程, 直至将水排完。

其主要缺点:

(1) 需要操作员定期巡检, 手动操作排水系统阀门将真空控制罐中的存水排出;

(2) 操作中容易出现开、关隔离阀操作顺序错误等失误, 会造成水室抽真空系统真空破坏;

(3) 在排水过程中, 疏水罐中的空气也会随之漏入抽真空系统, 增加水室抽真空的负荷;

(4) 对排水系统中3只隔离阀严密性的要求较高, 阀门漏气也将对水室抽真空系统真空保持造成不利影响。

因此, 有必要设计一种自动的、能更可靠保证真空系统严密性的在线自动排水装置来代替现有的手动排水装置。

2 新型的水室真空控制罐在线自动排水装置

2.1 设计输入

以国内某沿海1 000 MW机组为例, 说明本新型真空控制罐在线自动放水装置结构及参数的确定。凝汽器冷却水为海水, 水室设置2台水室真空泵, 真空泵启动压力设定为27 kPa, 停泵压力设定为17 kPa, 当地大气压力为101.325 kPa。

2.2 在线自动排水装置设计

新型真空控制罐在线自动排水装置结构示意图如图2所示。

如图2所示, 要求溢流口与U型水封管底部2倍高差2×L1大于当地大气压水柱高度, 当地大气压折算水柱高度H1为:

式中H1—水柱高度, m;

P0—当地大气压, kPa;

V—常温水的比容, m3/kg;

g—当地重力加速度, m/s2。

将当地大气压101.325 kPa, 当地重力加速度9.8 m/s2带入式 (1) , 通过计算H1=10.34 m, 因此, L1在考虑余量后取值为5.3 m。

如图2所示, 要求真空控制罐底部接口距溢流口高差L2大于真空泵最高运行真空与大气压之差 (折算成水柱高度) , 且L2不小于L1, 真空泵最高运行真空压力为17 kPa, 水室真空泵最高运行真空与大气压之差 (折算成水柱高度) 为:

式中H2—水柱高度, m;

P0—当地大气压, kPa;

P1—水室真空泵最高运行真空压力, kPa;

V—常温水的比容, m3/kg;

g—当地重力加速度, m/s2。

将当地大气压101.325 kPa, 真空泵最高运行真空压力17 k Pa, 当地重力加速度9.8 m/s2带入式 (2) , 通过计算H2=8.6 m, 因此, L2在考虑余量后取值为8.7 m, 且L2≥L1。如果L2

通过以上计算水封管一侧高度为5.3 m, 即为溢流口标高, 其顶部通过一段直管与弯管连接后与大气相通, 此段直管长度可定为0.3 m, 与真空控制罐底部相连的一侧水封管高度为14.0 m, 水封管规格定为DN50, 由于介质为海水, 因此所有相关管道材质为衬胶无缝碳钢管, 阀门也采用衬胶真空截止阀。

本工程水室真空泵布置在汽机房, 真空控制罐排水接口标高为0.3 m, 凝汽器坑底标高为-14.0 m, 因此满足水封管14.0 m高度的布置要求。

2.3 在线自动排水装置运行原理

机组初始运行时, 通过除盐水注水阀门6给水封管注水, 放水阀门7打开, 将管道内空气排净, 直至溢流管道有水溢出后关闭放水阀7, 再关闭注水阀门6。水室真空泵启动后, 由于真空的吸力, 水封管两侧水位产生高差, 在水室真空泵最大真空压力17 kPa时, 水封管两侧最大高差为8.6 m, 初始时, 一侧水柱高1 m, 另一侧水柱高度为9.6 m。随着真空罐内积累的水量增加, 水封管内两侧水位同时升高, 最终一侧水位达到溢流口标高, 另一侧最高比溢流口高出8.6 m, 如果水量继续增加, 则多余的水会通过溢流管道排放到海水排污坑内, 通过排污泵排放至厂外海水处理池。

本实用新型真空控制罐在线自动排水装置具有以下优点:

(1) 计算简单:通过简单的计算公式即可计算出溢流口标高及水封管的尺寸;

(2) 安装方便:在凝汽器坑与真空控制罐出口之间即可布置;

(3) 可靠性高:通过增加L1和L2的富裕液位水容积, 即可增加该装置的可靠性。

3 结论

经过以上分析计算, 可以得出, 此在线自动排水装置设计简单, 安装便捷, 能够实现水室真空控制罐在保证真空情况下, 实现在线自动排水功能, 避免了目前电站水室抽真空系统中的真空控制罐手动排水装置操作过程复杂、可靠性低的问题。

粉尘在线监测与自动喷雾除尘装置 篇2

粉尘在线监测与自动喷雾除尘装置由中煤科工集团常州自动化研究院研制推出。该装置利用粉尘传感器检测环境中的粉尘含量, 当粉尘含量达到或超过设定值时, 控制箱发出开启电磁阀信号, 实施洒水降尘, 并自动控制防尘水幕;当粉尘含量降到设定值以下时, 控制箱关闭电磁阀, 降尘结束。在洒水过程中, 如果有人员通过, 则光电传感器发出电信号, 控制箱发出关闭电磁阀信号, 暂停洒水, 人员通过后自动回复洒水状态。

该装置主要用于煤矿井下进回风大巷、采掘工作面进回风巷道、车场、煤仓及其他需要对粉尘含量设限喷雾降尘的场所, 可以单独自成系统使用, 也可与矿井安全监测系统联网使用, 实现粉尘在线监测。

在线自动排水装置 篇3

关键词：煤矿,排水系统,自动阀门

近年来, 随着煤炭产量日益的增长以及矿井生产能力的日益扩大, 相应的矿井排水系统负担也更加沉重。以往井下多采用人工操作排水系统, 具有效率低下、可靠性差以及工人劳动强度大等缺点。

为了妥善解决随着矿井生产能力日益增长以及人工操作排水系统的多重弊端, 有必要对矿井排水系统进行技术改革, 从而提高整个矿井排水系统的功效, 以满足现代化的高产高效矿井的安全生产。

1研究背景

某井田面积为65. 06km2, 矿井设计生产能力6. 0Mt / a, 全井田煤层地质储量1169. 81Mt。矿井设计正常涌水量333m3/ h, 最大涌水量750m3/ h, 目前矿井涌水量180m3/ h。

随着矿井巷道不断地开拓延伸, 井下排水点逐渐增多, 距离也越来越远, 若每个地点安装一台风泵排水, 需安排大量人员对风泵进行人工开停操作, 造成管理困难以及经济成本的增加。

为了节约人力成本, 并方便井下排水的管理, 笔者特意对风泵阀门系统进行了技术创新, 实现了风泵装置的自动开停。针对高河煤矿特点, 初步拟定了5种风泵自动阀门排水系统装置方案, 其中3种取得了成功, 并在3种设计方案中选取效果最好的一种风泵自动阀门排水系统装置推广应用。

2自动阀门排水系统装置

2. 1装置设计原理

该风泵自动阀门排水系统装置由球阀、浮球、气动马达、机械阀门、分配器等构成, 其机械原理图如图1所示。

2. 2装置运行原理

如图1所示, 该装置共使用两台风泵, 形成主辅泵模式。

( 1) 正常情况下, 主泵的气动马达处于关闭状态, 当水位上升到指定位置时, 浮球带动杠杆启动1#机械阀, 气动信号传输至气动马达, 气动马达运转导致球阀开启, 风泵启动, 开始抽水。

( 2) 当水位降至一定位置时, 浮球下降启动2#机械阀, 气动信号传输至气动马达, 气动马达运转导致球阀关闭, 风泵停止运转, 停止抽水。

( 3) 当主泵正常运行时, 辅泵不工作。由于排水管为软管, 正常排水时, 排水管撑起, 3#机械阀为关闭状态, 当主泵故障时, 排水管变扁, 安装在排水管上的3# 机械阀将信号传输至转换开关, 将压风切换至辅泵, 辅助泵立即启动, 同时主泵停止供风, 主泵关闭。

通过运行原理可以看出该风泵自动阀门排水系统装置具有如下优点:

( 1) 运行良好, 反应灵敏, 可根据水位实现水泵的自动开停。

( 2) 使用材料及元器件成熟, 组装简单, 装置结构紧凑。

( 3) 很好地处理了主泵故障时保证继续排水的问题。同时, 该装置实现了自动控制与手动控制的连锁问题, 如装置不能正常工作时, 可以手动启动开关。

2. 3技术经济效果

该风泵自动阀门排水系统装置使用材料明细如表1所示。从表1可以看出, 该装置经济成本合理, 大幅度减低了人工操作排水的劳动力成本和管理成本, 可以作为矿井重点推广产品。

3现场应用

对该设备在煤矿井下某排水点进行了一个星期21个班共计168小时的现场工业性试验, 期间这套装置在工作时没有发生任何故障, 运行效果良好。试验期间该设备能够根据水位的变化实现对水泵的自动开停, 自动高效地完成了排水任务。

4结语

风泵自动阀门排水系统装置在高河煤矿试验成功及正式投入使用以来, 效果非常明显, 该装置实现了各低洼点水泵的高水位自动开启、低水位自动停止, 有效提高了排水系统的可靠性, 避免了因无人值班或值班人责任心不强造成积水淹泵和无人停机损坏设备等现象的发生。杜绝了积水严重时, 造成井下通风系统紊乱现象的安全问题。

该装置的应用减少了人力的投入, 提高了管理效率, 节约了经济成本。改造前排水点每天3班连续看护, 应用该装置后, 每班只需2人巡回检查, 节省了大量的人力成本, 随着井下大巷的延伸, 排水地点的增多, 提高了整个排水系统的效率, 增大了矿井的安全系数, 有着很好的推广意义。

参考文献

[1]李峰, 等.浅谈煤矿巷道自动排水装置的应用[J].山东煤炭科技, 2012, 3:51-52.

[2]曾祥永, 等.自动排水装置在米村煤矿的应用[J].中州煤炭, 2012, 1:71-72.

[3]胡宝岭, 张卿.浅谈如何提高矿井排水系统的功效[J].运行与维修, 2007, 6:43-45.

矿井巷道水窝自动排水装置的研制 篇4

煤矿井下由于掘进工作面、回采巷道的涌水和淋水的积聚, 各种水管跑、冒、滴、漏等原因, 造成井下巷道的大量积水, 加上监管不到位, 致使巷道的积水和水倒流现象愈来愈严重。巷道的积水既恶化了井下作业环境, 不利于文明生产;又由于空气湿度增加, 影响工人身体健康和设备的存放管理;同时对金属设备、钢轨和金属支架产生腐蚀作用, 缩短了生产设备的使用寿命。

我矿井下巷道排水目前采用的方法是将潜水泵置于积水坑内, 水泵的开停及选择切换均由人工控制来完成, 不具备根据水位或其他参数自动开停水泵以及远程控制开停水泵等功能。

人工排水存在以下问题:

(1) 安全系数低。由于巷道距离较长, 需采用多级排水, 值班人员多经常因值班人员责任心不强造成积水溢出或水泵的吸空而降低水泵的使用寿命, 积水严重时还可造成其他供电系统的紊乱。

(2) 浪费人力。在多级排水系统中, 人员的合理安排是非常困难的。水泵工往往“跑断腿”, 费时费工也取不到很好的效果。

为此, 针对以上问题, 经过研究、分析设计和试验, 探求排水控制的新方法, 最后经多次更改设计和试验得到了一种自动排水装置, 可实现各低洼点水泵的高水位自动开启、低水位自动停止。

2 自动排水装置的设计方法与创新点

2.1 自动排水装置的组成

该装置由液面传感器 (包括干簧管、PVC管、浮子、磁铁、导线) 、隔爆型液位控制器 (由36 V交流继电器组成的控制电路, 放置在防爆开关的内腔中避免失爆) 、低压防爆开关和水泵、槽钢架等组成。其中液面传感器是将2个干簧管装于一端封死的PVC管内并将其插入水中, 浮子和磁块缩成一体套在塑料管外浮于液面上 (为了保证设备防爆, 我们可以选择合适的配件, 如:可以将干簧管置于防爆的母线盒中) 。

2.2 自动排水装置工作原理和控制方法

工作原理如下:液位控制器与低压防爆开关的控制回路的变压器二次侧连接, 由开关提供其电源。传感器始终没入水中, 干簧管在对应上限水位和下限水位各设1个, 利用环形木块 (浮子) 带动环形磁铁在塑料管旁上下漂浮, 通过移动磁场的磁力线作用于干簧管的2个簧片, 磁场的有无导致簧片吸合与分开, 控制交流继电器的连通与断开。继电器的常开 (闭) 作用于开关远程控制电路中的接点, 通过远程控制电路中的开启与闭合来控制水泵的开启与关闭。用泵将水通过排水管排走。同时还可实现电气互锁, 提高该系统的电气安全性能。

具体过程如下:当液面上升时, 环形木块 (浮子) 带动环形磁铁接近上干簧管, 干簧管感应到磁场使JH簧片吸合, 这时液位控制系统中K1得电吸合, 使交流继电器K得电吸合, 其常开触点接通在开关远程控制系统中接点闭合使开关吸合, 接触器的常开结点并在该系统中形成自保, 即使液面下降也不会导致水泵停止, 提高了该系统的稳定性。当液面下降至下干簧管附近时K2得电, K2常闭断开使远程控制系统失电, 使水泵停止。如图1、图2、图3所示。

2.3 创新点

(1) 该装置实现了自动控制。

(2) 该装置结构简单、体积小、重量轻, 安装方便, 能安装在有限的空间里。

(3) 该装置不受环境的影响, 工作寿命长, 传感信号强, 控制水位精确度高, 水位高低可随时调整;安全可靠, 免维护。

(4) 价格便宜, 材料易购, 易实现。

3 使用情况及经济效益

我矿安装运行后, 使用效果良好。替代了人工排水, 节省了泵, 节约了人工工资[2 500元/人 (工人月工资) ×50 (排水人数) ×12 (月数) =150万元], 还降低了对金属设备、钢轨和金属支架的腐蚀, 延长了生产设备的使用寿命[400万 (全矿设备大约折旧费用) ×5% (大概延缓折旧率) =20万元], 总经济效益达170余万元。

摘要：详细介绍了煤矿井下巷道自动排水装置系统的基本原理, 分析了运用该装置完成排水、实现自动控制的方法, 并且介绍了该装置的使用情况及产生的经济效益。

在线自动排水装置 篇5

1 技术要点

1) 改进下向钻孔封孔工艺,提高钻孔封孔质量;

2) 在抽采管路中增设1趟压风管直达孔底,采用电磁阀自动控制高压风流,定期彻底清除孔底积水及杂质,将孔内积水排入气水分离器中,通过负压放水器排出;

3) 使用瓦斯抽采多功能参数测定仪测定抽采瓦斯管道中的浓度、流量、负压等参数,合理优化钻孔排水周期及压风管供风量,实现最佳排水和抽采效果。

2 试验地点

兴山煤矿施工的三水平胶带运输大巷前方将揭31号煤层,该处31号煤层属于原始未卸压区域,2012年2月9日掘进工作面在与煤层水平距离为35 m处,测定31号煤层原始瓦斯含量为7.70 m3/t。为了降低揭煤区域煤层瓦斯含量,在该预掘巷道两侧布置了2个超前预抽钻场,4个方位共施工了20个预抽钻孔进行瓦斯预抽[1]。钻孔布置如图1所示。

钻孔成孔后,为了检验下向钻孔压风自动排水装置的应用效果,在下向钻孔中安装了压风自动排水装置后进行抽采,同时使用瓦斯抽采多参数测定仪测定各钻孔瓦斯浓度、瓦斯混合流量、瓦斯纯流量,对瓦斯抽采下向钻孔压风自动排水装置的运行效果进行考察,以确定电磁阀定时开关的时间,实现最佳排水和抽采效果[2,3]。

3 下向钻孔压风自动排水装置

与常规的瓦斯抽采钻孔的封孔方式不同,为了提高下向钻孔压风自动排水效果,在封孔时安设1根Φ15 mm管到达孔底,并将该管与矿井压风管路用电磁阀连接,通过延时开关设定电磁阀的启动、关闭时间来控制压风管路开闭周期及开闭时间,以实现定期定量向瓦斯抽采钻孔中供风吹出孔底的积水和煤渣。下向抽采钻孔封孔如图2所示,自动排水装置如图3所示。

4 下向钻孔压风自动排水装置工作流程

1) 孔内不积水时,压风管路关闭,钻孔内的瓦斯由抽采系统自行进入抽采管路。瓦斯抽出的线路:钻孔→抽采管→气水分离器→抽采管路。

2) 当钻孔内有水时,时间控制开关⑥和控制电磁阀⑦开启,管路中的压风由压风管⑤→电磁阀⑦→导风管⑧→钻孔→抽采管④→气水分离器②→抽采管路,压风的高压力作用将孔内积水向上压出至气水分离器,在此实现气水分离,其中气体由气水分离器排至抽采管路①,另一路水由气水分离器②排至均压放水装置③溢出,实现自动放水。

3) 当设定的电磁阀开启时间结束后,电磁阀启动阀门将风路关闭,抽采系统继续抽采钻孔内的瓦斯,其瓦斯抽出线路:钻孔→抽采管→气水分离器→抽采管路。

下向钻孔压风自动排水装置排水流程见图4。

5 效果考察

在钻场各考察钻孔施工结束后,安装压风自动排水装置,将电磁阀控制的压风系统与通气管相连接,设定排水周期及排水时间,实现孔内自动排水,并考察钻孔排水后的瓦斯抽采效果。由瓦斯抽采多参数测定仪所测定的下向钻孔在接抽期间瓦斯体积分数及瓦斯纯流量变化趋势如图5、图6所示。

由图5、图6可以看出:

1) 在排水前由于瓦斯抽采钻孔内积水,影响了瓦斯抽采效果,抽采瓦斯体积分数平均为10%,流量为0.2 m3/min,纯流量仅为0.02 m3/min。

2) 在9点59分,电磁阀到达排水周期,控制压风阀门自动打开,进行压风排水,这时由于压风进入钻孔导致抽采管路混合流量突然增大,瓦斯纯量及瓦斯体积分数基本为0。

3) 10点时,压风结束,阀门关闭。排水后,下向钻孔内的积水被排净,孔内瓦斯体积分数上升至20%左右,抽采混合流量升至0.6 m3/min,抽采纯量升至0.12 m3/min。

4) 从10点压风排水结束后,测量30 min内的瓦斯抽采流量及瓦斯体积分数均保持为平稳数值,较排水前效果显著提高。

实现自动排水后,瓦斯抽采下向钻孔的抽采纯量比排水前有大幅度提高,瓦斯体积分数除压风开启期间会骤然下降外,其余时间均比排水前有所提高。这说明采用下向钻孔压风自动排水装置后实现了气水分离,始终保持了钻孔瓦斯抽采通道的畅通,钻孔抽采效果得到了明显的提高。

该试验钻场2012年2月11日并入管网抽采至2012年3月20日,累计抽采瓦斯6 529.2 m3。2012年3月21日,对抽采效果进行了检验,经测定该处31号煤层残存瓦斯含量仅为2.31 m3/t。通过瓦斯抽采,该石门揭煤区域瓦斯得到了极好的释放,消除了煤层突出危险性。

6 结语

1) 下向钻孔压风自动排水装置能有效地排出孔内积水,提高了瓦斯抽采效果。

2) 下向钻孔压风自动排水装置在使用过程中应该根据钻孔内的水量情况,合理设定压风管路开启和关闭的时间周期,防止电磁阀关闭时间过长而未排水影响抽采效果,或电磁阀开启时间过长而导致过量的供风影响抽采系统负压及抽采浓度。电磁阀合理的开闭周期,要通过现场考察来确定。经过考察,试验地点钻场一组俯斜钻孔的排水电磁阀应设定每隔4 h进行一次1 min的压风排水。

3) 当钻场下方有煤层时,可通过施工下向钻孔实现瓦斯抽采,增大钻场施工抽采钻孔范围和钻孔量,提高钻场利用率,减少巷道和钻场工程量。

参考文献

[1]石致军,胡少韵,姚宁平.煤矿井下瓦斯抽采(放)钻孔施工新技术[M].北京:煤炭工业出版社,2008.

[2]张振龙.分源抽放技术治理厚煤层放顶煤工作面瓦斯[J].煤矿安全,2007,38(10):25-27.

在线自动排水装置 篇6

关键词：自动注剂装置,自动投棒装置,效果分析,效果评价,节能

概述

苏里格气田是低压、低渗、低丰度、非均质性的复杂气田。气井压力和产能普遍下降较快, 不能满足生产过程中的气井携液要求, 导致部分气井井筒积液, 严重影响气井连续生产。在部分区块出现地层产水量较大的现象, 个别气井出现水淹现象。产水气井日益增多, 产水量也逐渐增大, 排水采气工作日益突出。

泡沫排水采气是从井口向井底注入某种能够遇水起泡的表面活性剂 (称为泡沫助采剂) , 井底积水与起泡剂接触后, 借助天然气流的搅动, 生成大量低密度含水泡沫, 随气流从井底携带到地面。该技术具有设备简单、施工容易、见效快、不影响气井正常生产等优点, 作为排水采气主体技术在气田得到普遍应用。液体起泡剂主要采用柱塞泵、泡排车加注, 固体起泡剂需要人工井口加注, 雨雪天气不能按计划定时定量加注起泡剂, 降低了气井泡排效率。随着气田的开发, 需要采取泡排措施的气井大量增加, 泡排作业存在人员劳动强度大, 操作和管理费用高等问题, 针对以上问题, 研发了泡排棒自动投放装置和井口自动注剂装置, 与气田数字化系统结合, 实现了起泡剂远程自动定量投放, 确保了泡排措施的有效性, 大大降低了管理和操作费用, 节省了劳动力, 为提高气井采收率, 为气田排水采气工艺节能提供了新的技术手段。

一、井口自动泡排装置

1自动投棒装置设计

天然气井自动投棒装置能够通过联网进行自动控制和状态显示, 实现一键式操作。该装置采用电磁驱动, 由太阳能供电系统供电, 通过时间控制器及远程控制器实现电磁头的通断电控制。装置主要是由药品盒、电动球阀、压力开关、单片机控制系统、太阳能电池组及控制箱几部分组成 (图1) 。

2自动投棒装置工作原理

自动投棒装置包括一竖直安装于井口的投棒短节, 投棒短节上部和下部分别安装有第一电动球阀和第二电动球阀;上球阀上端药棒入口处安装有药品盒;药品盒包括壳体以及设置在壳体内可自转的药棒转换盘, 药棒转换盘由12个成圆周阵列布置的药棒管固定连接组成, 药棒转换盘由电机驱动, 药品盒底部一侧设有药棒出口, 出口与上球阀竖直密封连通;投棒短节的中部还连接有第三球阀。药品盒的中心设有固定轴, 药棒转换盘的下部内壁通过转动轴承安装在固定轴上;药棒转换盘由直流无刷电机控制, 通过光纤传感器测量药品盒位置, 可准确控制药品盒转动相位。

3自动投棒装置特点

(1) 自动投棒装置工艺简单, 操作安全方便, 解决了人工单井投送泡排棒的问题, 破解了施工周期长、增产不明显、作业费用高等难题。当气井生产不适宜泡排时, 可拆卸, 用于其它适宜气井安装。

(2) 根据气井实际生产情况, 在不影响正常生产的情况下, 远程控制投加泡排棒数量, 实现气井泡排增产, 平均每次投棒时间不到4分钟。

(3) 自动投棒装置对高密封性和防爆要求很高, 具有投放制度可调功能和远程控制功能, 能完全适应气井泡排制度的调整。投棒作业后, 通过与站控无线传输连接, 自动执行程序, 执行完毕后反馈执行信号, 装置能完全实现自动化投棒。

二、井口自动注剂装置

1自动注剂装置设计

天然气井口自动注剂装置由太阳能供电系统供电, 通过时间控制器及远程控制器实现柱塞泵的启停控制。装置主要组成有:太阳能独立发电系统、太阳能电池组件、控制器、无刷直流电机、柱塞泵、储液罐、暂储罐、单向阀 (图2) 。

2自动注剂装置工作原理

自动注剂装置是通过太阳能供电控制电机驱动增压, 液体经过增压泵增压后, 通过高压软管、单向阀, 注入井口套压管线, 实现配液、排液。该装置具有自动定时定量加注液功能, 并装有远传功能的液位仪, 具有设定低液位报警功能, 可根据报警信号, 安排车辆人员现场加注泡排液。

3自动注剂装置特点

(1) 自动注剂装置结构简单, 操作方便, 排量大、承压高, 适合连续泡排气井, 适用于无人值守。

(2) 位置偏远, 因道路、天气影响不能频繁上井的气井, 可有效开展泡排。

(3) 该装置可远程控制加注泡排剂。

(4) 采用太阳能供电, 每天最多可以注泡排200L、注醇120L, 按照井口加注泡排液要求 (3天200L左右) , 盛液量为1m3装置可连续工作15天左右。

三、远程控制系统

自动注剂装置远程控制系统与站控系统连接, 站控系统与远程无线传输系统通过MODBUS连接, 远程设备将指令通过无线方式发送到远程接收系统 (图3) 。

远程接收系统通过RTU与泡排系统的连接主要使用了三根线, 一个线用于RTU对泡排的系统的启动信号, 另两根线用于数据通信, 以传输相应的仪器状态信息, 便于站控监测 (图4) 。

四、井口自动泡排装置使用效果分析

井口自动泡排装置选取条件:

(1) 适用于气井有积液, 具有一定携泡能力, 加注泡排剂后能连续生产。

(2) 需要采取措施的小产低压气井, 不适宜投放井下节流器等工具。

截止2014年1月, 苏20区块共安装调试自动泡排装置15井次, 自动泡排装置投运前单井平均油套压差为3.54MP, 投运使用后单井平均油套压差降为2.12MP, 降幅为1.42MP;平均单井日产气量相比装置投运前增加了1700m3/d。

以苏20区块自动注剂装置井苏20-11-19S井及苏20井为例:苏20-11-19S井设备于2013年5月12日投运, 设备投运前油套压为1.03MP/5.15MP, 日均气量2100m3, 目前该井油套压为0.91MP/2.74MP, 日均气量6500m3;苏20井设备于2013年9月10日开始投运, 设备投运前油套压为0.91MP/4.12MP, 日均气量1100m3, 目前该井油套压1.12MP/2.65MP, 日均气量5100m3, 这两口单井试验后排液效果显著, 产气量增加明显。

(1) 苏20-11-19S井装置投运前产量较低, 套压波动频繁且油套压差较大, 携液不稳定, 井筒积液现象明显;设备投运后, 通过泡排剂的加注, 油套压差明显减少, 气井携液相对平稳, 产气量明显增加。

(2) 苏20井装置投运前日均产气量几乎为0, 出现油套压差持续增大的现象, 井筒积液较严重且无法通过气井自身能量排排出, 设备投运一段时间后, 生产油套压差明显减小, 产气量相比实验前明显增加, 气井携液相对平稳, 连续排液效果好。

五、节能效果评价

自动泡排装置在使用过程中, 应用气井泡沫排水数字化配套技术, 大大的减少了人工加注费用高、员工劳动强度大的问题。由于该设备性能稳定、自动化程度高, 实现了泡排剂远程控制自动定量加注, 极大地提高了泡沫排水采气效率, 取得了明显的增产效果。自动投棒装置每口单井年节约运行成本2.26万元, 自动投剂装置每口单井年节约运行成本2.2万元.

结语

井口自动泡排装置可满足小产气井连续加药的生产要求, 降低人工加药频次, 提高泡排有效率, 提高气井开井时率和气井稳产能力。其具有技术先进、可控性好、成本低、节能、不影响气井正常生产的优势, 填补了国内关于井口加药装置的研究空白, 为气田排水采气工艺创新技术树立了模范, 具有良好的推广应用前景。

参考文献

[1]杨逸, 赵哲军, 雷炜, 邓美洲, 等.低压气井泡沫排水适应性分析[J].内蒙石油化工, 2009 (04) :116-117.

[2]杨继盛.采气工艺基础[M].北京:石油工业出版社, 1989.