張毅，任勇強(qiáng)，商量，陳小虎，譚學(xué)，孫振波

（中石油渤海鉆探井下作業(yè)分公司，河北 滄州 062552）

油氣田開采過程中動(dòng)液面位置直接影響油氣井作業(yè)安全，但液面深度無法直接識(shí)別。近年來新發(fā)明了一種動(dòng)液面監(jiān)控技術(shù)，該技術(shù)直接反映動(dòng)液面情況，意義重大。國外對(duì)油氣井動(dòng)液面監(jiān)控技術(shù)研發(fā)已經(jīng)較為成熟。2003年，Sakharov V E等人提出一種新型的、無創(chuàng)的高壓封閉金屬容器液位測(cè)量方法，研制了基于超聲蘭姆波沿管壁傳播原理的液位傳感樣機(jī)。2014年，Li K和Han Y針對(duì)抽油泵機(jī)組井下動(dòng)態(tài)液位的連續(xù)測(cè)量，提出了一種基于最小二乘支持向量機(jī)模型的傳感器方法。2015年，Li P、Cai Y、和Shen X等人有提出了一種基于多輸入多輸出超聲換能器的液位檢測(cè)方法。國內(nèi)各大油田也在油氣井動(dòng)液面監(jiān)控技術(shù)上加大研發(fā)。2008年，針對(duì)海上油氣井特征，牛貴鋒、吳江、廖伍彬等人研究設(shè)計(jì)了一套應(yīng)用于渤海油田的集成式動(dòng)液面自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。2012年，長慶油田油氣工藝研究院、低滲透油氣田勘探開發(fā)實(shí)驗(yàn)室的羅有剛等科研人員在長慶油田4口井完成了動(dòng)液面在線連續(xù)監(jiān)控。2015年，大港油田公司陳津剛提出一種能夠集連續(xù)性、安全性、組合性于一體的動(dòng)液面自動(dòng)測(cè)試設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控動(dòng)液面的目的且數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確度高。綜上所述，對(duì)于油氣井動(dòng)液面監(jiān)控都越來越重視。但是針對(duì)此項(xiàng)作業(yè)卻無相對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)作為參考。因此，需要建立作業(yè)流程標(biāo)準(zhǔn)用以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)操作，下面將針對(duì)這些問題展開論述。

1 基本原理

油氣井液面測(cè)量方法多種多樣，其中基于聲速的回聲法具有測(cè)量精度高、成本低、操作方便、集成自動(dòng)化程度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，目前基于聲速的回聲法為基礎(chǔ)制造的液面監(jiān)控設(shè)備已經(jīng)在各大油氣田應(yīng)用占比達(dá)80%左右。本文也是針對(duì)該方法衍生的相關(guān)作業(yè)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化研究。聲波在氣體介質(zhì)傳播過程中，遇到障礙物會(huì)發(fā)生反射，只要檢測(cè)出聲波在氣體中傳播速度以及反射波從障礙物處到聲源處所經(jīng)過的時(shí)間，便可計(jì)算出聲源和障礙物間的距離，這就是油氣井液位測(cè)量中回聲法的測(cè)量原理。

2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化存在的問題

2.1 設(shè)備設(shè)施要求

液面監(jiān)控作業(yè)需要設(shè)備具有一定的承壓能力，特別是針對(duì)儲(chǔ)氣庫井的液面監(jiān)控系統(tǒng)還必須具有氣密封承壓以及設(shè)備防爆要求。液面監(jiān)控用于聲發(fā)射的氣源一般采用氮?dú)饧ぐl(fā)，氮?dú)怆m然是相對(duì)安全惰性氣體，不容易引發(fā)安全事故，但針對(duì)氮?dú)馊绾卧谝好姹O(jiān)控作業(yè)中使用需要相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)支持。

2.2 規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)施工操作

液面監(jiān)控設(shè)備一般安裝在井口附近位置，聲發(fā)射裝置的氮?dú)鈿庠匆话阈枰x擇干擾液面反射波較少的部位安裝以確保測(cè)試的準(zhǔn)確性，如何將設(shè)備擺放、固定并符合現(xiàn)場(chǎng)施工要求就需要相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)支持。施工前應(yīng)做哪些檢查、如何做到操作人員安全防護(hù)、操作時(shí)需要注意事項(xiàng)等都是規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)操作所面臨的問題。

2.3 保養(yǎng)維護(hù)要求

設(shè)備內(nèi)部的微音器、傳感器屬于精密電子元器件，使用完畢后保養(yǎng)不到位容易損壞。設(shè)備與油氣井連接處設(shè)置有安全放氣閥，拆卸設(shè)備時(shí)用于井內(nèi)氣體泄壓，井口一般污染物較多，為了確保不會(huì)發(fā)生安全事故，需要定期對(duì)放氣閥進(jìn)行清理。

3 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化及研究策略

3.1 設(shè)備設(shè)施能力標(biāo)準(zhǔn)化

通過查詢工標(biāo)網(wǎng)、石油工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化信息網(wǎng)、石油工業(yè)出版社網(wǎng)幾個(gè)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)站后，并無相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可依據(jù)。所以只有參考現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)類似要求。液面監(jiān)控設(shè)備是集成傳感器、數(shù)據(jù)處理、防爆電池的電氣設(shè)備，其內(nèi)部布線等設(shè)計(jì)應(yīng)遵循GB 4706.1《家用和類似用途電氣的安全 第一部分：通用要求》要求。該設(shè)備一般都安裝在井口、管匯等井控設(shè)備上，所以應(yīng)參照SY/T 6690《井下作業(yè)井控技術(shù)規(guī)程》中井控裝備試壓相關(guān)要求執(zhí)行?，F(xiàn)場(chǎng)使用過程中應(yīng)滿足石油勘探開發(fā)相關(guān)儀器在非包裝狀態(tài)下振動(dòng)試驗(yàn)的要求，其檢測(cè)應(yīng)按照SY/T5134《石油勘探開發(fā)儀器基本環(huán)境試驗(yàn)方法試驗(yàn)G：振動(dòng)（正弦）試驗(yàn)》要求?，F(xiàn)場(chǎng)采用電網(wǎng)供電或電池組供電兩種模式，為保證用電安，設(shè)備需接地并按GB 14050《系統(tǒng)接地的型式及安全技術(shù)要求》規(guī)定執(zhí)行。作現(xiàn)場(chǎng)所使用氮?dú)饧夹g(shù)指標(biāo)應(yīng)符合GB/T 3864《工業(yè)氮》要求。該設(shè)備需要一定防爆能力，特別是在涉及氣井施工作業(yè)時(shí)更應(yīng)注重防爆，具體應(yīng)遵循GB 3836.1《爆炸性環(huán)境 第1部分 設(shè)備：通用要求》要求。在含有硫化氫等氣井作業(yè)時(shí)，操作人員人身安全防護(hù)設(shè)施應(yīng)按SY/T 6277《硫化氫環(huán)境人身防護(hù)規(guī)范》規(guī)定執(zhí)行。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)施工操作標(biāo)椎化

該設(shè)備安裝在井口或者節(jié)流管匯等井控裝備上，安裝參照SY/T 6690《井下作業(yè)井控技術(shù)規(guī)程》中井口和管匯安裝的相關(guān)要求執(zhí)行。在設(shè)備安裝前應(yīng)確保套管閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，接線操作時(shí)確保電氣柜處于斷電狀態(tài)，保證操作人員的安全。安裝后檢查設(shè)備連線是否正確、牢固，檢查井口連接器是否緊固確保不漏氣，以上檢查完畢后，方可通電與開啟套管閥門。施工完畢后，拆卸前務(wù)必要確認(rèn)電源斷開、套管測(cè)試閥門關(guān)閉、液面自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀安全放氣閥打開，待排空儀器內(nèi)氣體后，方可拆卸設(shè)備。拆掉設(shè)備后，現(xiàn)場(chǎng)電源線接頭做絕緣處理，謹(jǐn)防觸電。

3.3 設(shè)備保養(yǎng)維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化

檢測(cè)系統(tǒng)涉及到的電子元器件較多，在使用時(shí)要注意防雨淋，防塵，在環(huán)境溫度低于零下35℃時(shí)，建議在設(shè)備表面增加伴熱裝置。微音器需要每隔3個(gè)月檢查一次，檢查時(shí)應(yīng)注意微音器表面是否有油污或者水滴，清理時(shí)要注意保持干燥。此外，氮?dú)饴暟l(fā)射的管道也應(yīng)該每隔3個(gè)月檢查清理一次，確保管道內(nèi)清潔無異物。安全放氣閥作為安全防護(hù)主要部件，每次施工完畢后都應(yīng)對(duì)放氣閥進(jìn)行清理避免有異物堆積，確保不會(huì)發(fā)生安全事故。

4 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用效果

位于河北省霸縣境內(nèi)的蘇1-6井為華北油田儲(chǔ)氣庫管理處的注采井，為一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)井中的儲(chǔ)氣庫井。該井于2013年6月注氣投產(chǎn)，2014年6月出現(xiàn)環(huán)空帶壓情況，存在安全風(fēng)險(xiǎn)。2020年12月對(duì)該井作業(yè)解決環(huán)空帶壓問題，為保證安全對(duì)該井實(shí)時(shí)液面監(jiān)控作業(yè)。2021年5月連續(xù)灌液，根據(jù)工況將設(shè)備安裝在節(jié)流管匯上，每隔30min進(jìn)行一次監(jiān)控，選取部分?jǐn)?shù)據(jù)見表1。

表1 監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)表

通過表中可以看出液面深度值穩(wěn)定在655米左右，利用常規(guī)下抽子方法探測(cè)液面650米。經(jīng)過測(cè)試該系統(tǒng)能夠運(yùn)行穩(wěn)定并準(zhǔn)確判斷液面位置，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)目的。

5 結(jié)語

基于回聲法油氣井動(dòng)液面監(jiān)控為一種新型技術(shù)，在具體標(biāo)準(zhǔn)化過程中可以借鑒的資源有限，但分析技術(shù)特點(diǎn)并與現(xiàn)有成熟標(biāo)準(zhǔn)相比較，還是成功構(gòu)建了該項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程，為該技術(shù)的推廣具有重大的意義，同時(shí)也為今后其他同類技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化提供了參考依據(jù)。