宋殷俊　王川洪　姜婷婷　甘德順

摘要：在天然氣生產(chǎn)現(xiàn)場，隨著信息化、數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，無人值守、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和生產(chǎn)監(jiān)控成為氣田高效開采的主要工藝。在單井生產(chǎn)場站，井口安全控制系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程關(guān)井、緊急情況下的自動(dòng)關(guān)井等功能，是氣井安全生產(chǎn)管理的重要設(shè)備。目前，多數(shù)井口安全控制系統(tǒng)采用的執(zhí)行氣源為瓶裝氮?dú)?，瓶裝氮?dú)饩哂袩o毒害、更換方便等優(yōu)點(diǎn)，因此在現(xiàn)場被廣為采用。但使用瓶裝氮?dú)獯嬖趦?chǔ)運(yùn)、更換、安裝不便，且所產(chǎn)生的費(fèi)用成本較高。針對(duì)GST氣田井口安全控制系統(tǒng)現(xiàn)場應(yīng)用情況，探討在現(xiàn)場充裝壓縮空氣替代瓶裝氮?dú)庾鳛橄到y(tǒng)執(zhí)行氣源，在單井生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)施，從經(jīng)濟(jì)性、安全性等方面分析，為氣田高效開發(fā)提供一種較為經(jīng)濟(jì)、便捷、安全的方法。

關(guān)鍵詞：壓縮空氣;瓶裝氮?dú)?井安系統(tǒng);自動(dòng)控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TQ461

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.08.002

GST氣田現(xiàn)有單井生產(chǎn)場站35座，其中32座單井井口安裝了井口安全自動(dòng)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)包含井下安全閥、氣驅(qū)動(dòng)液壓井口主控閥、井口安全截?cái)嚅y，其執(zhí)行氣源均采用瓶裝氮?dú)?。為了確保控制系統(tǒng)正常運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)氣源壓力不能低于2.0 MPa。瓶裝氮?dú)獬錃鈮毫?2.0 MPa，在使用過程中，驅(qū)動(dòng)自控系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)會(huì)消耗一定的氣量，氣瓶壓力逐漸下降，當(dāng)氣瓶壓力接近2.0 MPa時(shí)，需要及時(shí)更換新充裝的氣瓶，以確保井安系統(tǒng)動(dòng)作的可靠性。由于氣田單井遠(yuǎn)離氮?dú)獬溲b廠家、拉運(yùn)距離遠(yuǎn)、單井分布點(diǎn)多面廣，且因氮?dú)庀牧坎幌嗤瑢?dǎo)致更換時(shí)間不一致等，氣田每年用在氮?dú)赓徺I、轉(zhuǎn)運(yùn)上、更換安裝上消耗的費(fèi)用成本極大。

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GST氣田井安系統(tǒng)使用現(xiàn)狀

1.1 井口安全控制系統(tǒng)主要功能及更換原因

GST氣田開發(fā)采取單井無人值守、集氣站集中分離計(jì)量、遠(yuǎn)程監(jiān)控方式進(jìn)行生產(chǎn)。單井井口采用成都中寰流體控制設(shè)備股份有限公司提供的井口安全控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有在井口及集氣支線超壓、火災(zāi)等緊急情況下進(jìn)行自動(dòng)關(guān)井功能，也可進(jìn)行遠(yuǎn)程關(guān)井操作。其執(zhí)行氣源為瓶裝氮?dú)猓F(xiàn)場配置15 MPa/40 L氮?dú)馄?個(gè)（5用1備）。由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作及連接接頭漏失等因素影響，氣瓶儲(chǔ)氣量會(huì)逐漸下降，由于現(xiàn)場不具備高壓氮?dú)獬溲b條件，需根據(jù)壓力情況不定期對(duì)氣瓶進(jìn)行更換，平均單井更換周期為15 d左右。

1.2 氮?dú)庀募百M(fèi)用情況

2018年，GST氣田32口單井共使用氮?dú)?85瓶，由于該氣田單井均處于分散狀態(tài)，遠(yuǎn)離氮?dú)獬溲b企業(yè)，主要更換流程為先向氮?dú)馍a(chǎn)企業(yè)購買，再分次整車?yán)\(yùn)至作業(yè)區(qū)庫房存放，再根據(jù)需要轉(zhuǎn)運(yùn)至單井井口進(jìn)行更換。除氮?dú)赓徺I成本外，氣瓶轉(zhuǎn)運(yùn)成本較高，核算如下：①單車?yán)\(yùn)氣瓶每次40瓶，運(yùn)行距離140 km（氮?dú)馍a(chǎn)企業(yè)至作業(yè)距離），全年共拉運(yùn)20車/次，單次運(yùn)輸費(fèi)用1 500元，需要費(fèi)用1500x20-30 000元;②作業(yè)區(qū)至單井井口平均距離約40 km，全年安排車輛轉(zhuǎn)運(yùn)更換140車/次，單次運(yùn)輸費(fèi)用500元，需要費(fèi)用500x140=70 000兀;③氮?dú)赓徺I785瓶，每瓶50元，購買成本為50x785=39 250元;④人工成本方面，轉(zhuǎn)運(yùn)、更換安裝均為本企業(yè)職工，因此僅計(jì)算增加的差旅費(fèi)用。

據(jù)財(cái)務(wù)統(tǒng)計(jì)，2018年全年用于該項(xiàng)工作所支付差旅費(fèi)用36 000元。以上四項(xiàng)費(fèi)用合計(jì)為30 000+70 000+39 250+36000=175 250元，均攤至各單井，則單井費(fèi)用為175 250÷32=5476.56元。

2 可行性分析

2.1 替換措施

GST氣田開發(fā)采用的是中心站集中管理模式，各單井井口產(chǎn)氣通過集氣支線輸往中心站，中心站對(duì)單井來氣進(jìn)行分離、計(jì)量后再輸往處理廠進(jìn)行脫水、脫硫處理，雖現(xiàn)場工藝自動(dòng)化程度較高，但對(duì)于無人值守站，中心站每周仍需安排兩名員工對(duì)各單井進(jìn)行至少一次現(xiàn)場巡檢，中心站配備有巡檢車輛。如果利用中心站每周現(xiàn)場巡檢工作制度，在單井巡檢時(shí)對(duì)壓力不足的氣瓶現(xiàn)場充裝壓縮空氣，替換原廠家配置的氮?dú)鈿庠?，?duì)氣瓶及時(shí)進(jìn)行氣源補(bǔ)充，能極大地降低生產(chǎn)成本費(fèi)用。即利用中心站配備的正壓式空氣呼吸器充氣泵，對(duì)使用后的低壓氣瓶進(jìn)行現(xiàn)場充裝壓縮空氣，取代原有的更換氮?dú)馄糠绞?。以達(dá)到提高工作效率、降低生產(chǎn)成本的目的。

2.2 替換的可行性

2.2.1 設(shè)備使用的符合性

參閱生產(chǎn)廠家產(chǎn)品使用說明書，該井口安全截?cái)嘌b置系統(tǒng)在使用過程中，采用壓縮空氣作為執(zhí)行氣源符合產(chǎn)品使用要求。

2.2.2 設(shè)備對(duì)氣源的適應(yīng)性

井下安全閥、采氣樹4號(hào)主控閥為液壓控制，但其動(dòng)力源仍為壓縮氣體。氣液能量轉(zhuǎn)換裝置使用說明明確可以采用壓縮空氣，因此，以壓縮空氣替代壓縮氮?dú)獠粫?huì)對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。

2.2.3 充裝設(shè)備的安全性

氮?dú)馄坎捎娩撡|(zhì)材料，執(zhí)行GB/T5099-1994標(biāo)準(zhǔn)，換裝相同壓力的壓縮空氣，不會(huì)對(duì)氣瓶形成危害。

2.2.4 實(shí)施條件

該氣田各單井生產(chǎn)場站均安裝有備用電源，無需對(duì)現(xiàn)有場站設(shè)備設(shè)施進(jìn)行改動(dòng)，只需按壓力等采購加注連接軟管即可實(shí)施。

2.2.5 設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)管控

如果采用現(xiàn)有的中心站配備的壓式空氣呼吸器充氣泵，該泵原配有非防爆電機(jī)，可通過加長電纜和管線長度，在門外非防火區(qū)域進(jìn)行充裝，也可考慮更換為防爆電機(jī);現(xiàn)有充氣泵最高充氣壓力40 MPa，其泵出口安裝有安全泄壓閥，可將安全閥開啟壓力設(shè)置在安全范圍內(nèi);充氣泵充氣管路連接閥門具有帶壓自鎖功能，能確保充氣管路安全泄壓。

2.2.6 操作風(fēng)險(xiǎn)管控

采用正壓式空氣呼吸器充氣泵進(jìn)行氣瓶充裝，涉及機(jī)泵操作和壓力容器操作，前者需對(duì)操作人員進(jìn)行培訓(xùn)，后者需要具有壓力容器操作資質(zhì)。

因采氣工均具有相關(guān)壓力容器操作資質(zhì)，因此，只需要對(duì)充裝泵的操作進(jìn)行培訓(xùn)即可。在風(fēng)險(xiǎn)管控上，為了確保安全，將該項(xiàng)操作作為關(guān)鍵操作進(jìn)行管理，編寫關(guān)鍵操作卡并組織操作人員進(jìn)行現(xiàn)場驗(yàn)證通過;操作時(shí)由一人操作一人監(jiān)護(hù)，以確保操作過程安全。

3 實(shí)施情況

3.1 設(shè)備準(zhǔn)備

利用中心站現(xiàn)有正壓式空氣呼吸器充氣泵能滿足要求，可實(shí)現(xiàn)一泵兩用，不用另外采購;采購專用高壓加注軟管兩根，PN35/DN15，長度20m，用于連接氮?dú)馄颗c充氣泵。

3.2 現(xiàn)場實(shí)施

自2019-02起，GST氣田集氣中心站利用配備的值班巡檢車輛，隨車攜帶充氣泵，在每周例行巡檢時(shí)，對(duì)單井生產(chǎn)現(xiàn)場壓力不足的氣瓶，及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充充裝。由于無需另行安排車輛拉運(yùn)氮?dú)馄?，也無需安排人員更換，因此時(shí)效性和經(jīng)濟(jì)性均得到體現(xiàn)。

3.3 預(yù)期效果

由于以往氮?dú)馄扛鼡Q周期一般在半月左右，中心站巡檢周期為每周一次，因此采取以現(xiàn)場充裝壓縮空氣替代瓶裝氮?dú)獾姆绞?，不?huì)對(duì)生產(chǎn)造成影響，作業(yè)區(qū)也無需再進(jìn)行瓶裝氮?dú)獾牟少?、?chǔ)運(yùn)、更換等工作，全年可節(jié)約生產(chǎn)成本達(dá)170 000元以上，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

4 結(jié)論和建議

在采氣生產(chǎn)現(xiàn)場，對(duì)于采用瓶裝氮?dú)庾鳛樽钥叵到y(tǒng)執(zhí)行氣源的設(shè)備，如果使用地點(diǎn)分散、遠(yuǎn)離氮?dú)馍a(chǎn)企業(yè)、轉(zhuǎn)運(yùn)安裝頻繁的，則可根據(jù)經(jīng)濟(jì)成本，測算采用現(xiàn)場充裝壓縮空氣替代瓶裝氮?dú)獾目尚行?。采用現(xiàn)場充裝壓縮空氣替代瓶裝氮?dú)?，相關(guān)設(shè)備、設(shè)施應(yīng)符合安全管理要求。實(shí)施前，應(yīng)對(duì)操作人員進(jìn)行必要的培訓(xùn)，提前制訂好相關(guān)操作規(guī)程，且操作人員需先取得壓力容器操作資質(zhì)證書。