川中油气矿磁翻板液位计积液治理措施研究

 

1川中油气矿磁翻板液位计积液基本情况

1.1积液来源

从zui近6年川中地区的天气情况统计，雨季约为1/3，平均年降雨量为1124mm，由于所有井口装置均未设置顶棚，下雨时雨水会直接进入磁翻板液位计内。此外，部分磁翻板液位计未做防渗或防渗质量差，周边地层的液体会慢慢通过井壁浸入磁翻板液位计内，对川中油气矿磁翻板液位计进行测量，得出磁翻板液位计日自然渗漏量为8～3200mm。

1.2川中地区井口基本情况统计

通过对所有在生产和长关井的磁翻板液位计情况进行排查，川中油气矿存在积液问题的磁翻板液位计共有538口，其中井口数量598口，在生产的井口161口，有人值守的场站104座，有工业用电的156座，场站周围150米内具备牵电条件的286座，场站周围50米范围内有低于4米的位置可供排水的井站有354座。

1.3现有排液方式统计

对目前磁翻板液位计积液治理方式进行分类，主要有以下5种：人工机泵抽水散排、水车拉运、浮球泵自动排水、磁翻板液位计建排水沟自动排水、人工提水。其中，采取人工机泵抽水散排方式的磁翻板液位计共有496口，共占比例92.19%，采用机泵抽水至水车拉运的磁翻板液位计共有16口，共占比例2.97%，设置机泵自动排液的磁翻板液位计共有10口，共占比例1.86%，磁翻板液位计自动排水孔排液共14口，共占比例2.61%，此外有2口井采取人工手提方式。传统的人工启泵抽水直接散排仍然是治理积液的主要方式。

1.4现有排液方式分析

（1）人工机泵抽水散排

人工机泵抽水散排是川中地区处理磁翻板液位计积液的主要治理方式，共有496座场站采取该种方式，即在磁翻板液位计内设置一个移动式或固定式的潜水泵，外接PE管或临时消防管线，在水位到达一定深度后，由人工定期手动启泵对积液进行抽排，积液直接排放至站内，在无电的场站采用移动式发电机进行启泵排液。

该方式的优点在于：①全过程由人工进行操作，可靠性高，②对场地、电力要求较低；缺点在于：①由于泵的启停操作、管线布置、使用发电机等均需手动作业，人工操作工作量较大，在操作时存在安全风险；②在暴雨季节或突发情况时，难以及时排水。

（2）水车拉运部分磁翻板液位计，由于水质不稳定，或井壁防渗质量较差、磁翻板液位计位置较低，在散排后积液会返流至井内，故在人工机泵抽水的基础上增加水车，将积液抽至水车上再拉运至转、注水站进行回注。该方式的优点在于可以zui大限度避免因积液造成环境污染的风险；缺点在于①水车拉运成本较高，回注量增大且效率低下；②所有作业必须人工操作。

（3）机泵自动排液部分单井采取了机泵自动排液，在磁翻板液位计底部靠壁处修建积液坑，坑内安装防爆潜水泵，当水位达到设定位置时感应探头发出指令自动启动潜水泵工作，重而达到排出磁翻板液位计积液的目的，水位抽排到设定位置时感应探头发出指令自动停泵。采用该方式能及时排出磁翻板液位计内积水，不需人工抽排，自动启停也防止了积水抽干烧泵的隐患。

该种方式的优点在于：①可方便、高效、及时的处理磁翻板液位计积液，②对场站地势无太高要求；缺点在于：①对场站电力要求较高，无电场站必须接农电或增加太阳能供电装置；②无水质检测手段，如水中混入油污等杂质，外排后可能会造成污染并引起纠纷。

（4）排水孔直接排液

目前有14个磁翻板液位计采取排水孔直接排水方式，其它磁翻板液位计由于未建排水孔、或排水孔被堵塞等原因，无法直接排水。根据现场考察，直接排水必须选择磁翻板液位计底与排液口有至少4米的高差，利用重力作用让水自流，达到磁翻板液位计底无积液。

根据地形情况，排液孔的修建通常有定向钻和大开挖两种方式，两种方式对场站的地形要求和地质特点均有较高的要求。其中定向钻是指在距离磁翻板液位计8～10米处入钻，钻至磁翻板液位计底部时采用水平钻至出水点，钻孔工序完成后从站外出水点拖入PE管至磁翻板液位计，磁翻板液位计内出水点处修建积水坑并用格栅板盖面，防止杂物流入堵塞管道。如丛式井需连通本井与其它磁翻板液位计之间的隔墙，使同井组未钻孔磁翻板液位计内的水流入钻有排水孔的磁翻板液位计内进行排水。大开挖与定向钻方式相近，区别在于采用机具或人工进行开挖，挖至设计深度后埋入排水管线进行排水。

（5）人工手提外排方式部分磁翻板液位计由于水很少，磁翻板液位计较浅，井深不足0.5米，水量较少，因此采用人工提水至站内散排或至污水池。

 

2川中油气矿磁翻板液位计积液方案制定原则

对各种排液磁翻板液位计的优缺点进行对比，综合考虑不同类型磁翻板液位计的尺寸、深度、积液量等因素，应选择zui经济、环保、安全、省力的方式进行排液处理。

根据川中油气矿下沉式磁翻板液位计数量较多、无人值守场站较多，场站信息化设备主要由太阳能供电的情况的较为普遍，应优先对磁翻板液位计的环境进行考察，在满足修建自动排液通道条件的磁翻板液位计修建排液通道，液体通过自流方式外排。其他磁翻板液位计考虑安装浮球泵进行自动排液，具备接农电条件的单井可考虑接农电，其他无电场站采用太阳能供电系统。

 

3川中地区磁翻板液位计积液试验

选择浮球泵+太阳能供电系统和修建大开挖排液通道方式，进行自动排液试验和直接排液试验，以验证方案的可行性。

3.1女深002-5井浮球泵试验在女深002-5井进行浮球泵自动排液试验，考察浮球泵的排液效果。该井的井口装置位置位于地面，磁翻板液位计容积不大，如暴雨季节雨水也不会完全淹没井口。

在该井的磁翻板液位计底部靠壁处修建积液坑，坑内安装防爆潜水泵，采用220V防爆潜水泵，排量10m3/h，利用太阳能供电系统进行供电。潜水泵供电线路穿管沿磁翻板液位计壁90度夹角处铺设，安装磁翻板液位计水位感应探头，线路出磁翻板液位计壁后穿管暗埋至专用配电箱，在配电箱内接潜水泵供电线路、水位感应探头线路，当水位达到设定位置时感应探头发出指令自动启动潜水泵工作，重而达到排出磁翻板液位计积水的目的，水位抽排到设定位置时感应探头发出指令自动停泵。

经现场测试，当液位到达浮球泵液位高点时，机泵自动启动进行排液，当液位下降至浮球泵液位低点时，自动停泵停止排液，试验期间，女深002-5井能及时排出磁翻板液位计内积水，不需人工抽排，自动启停方式也防止了积水抽干烧泵的隐患。自试验开始后，该磁翻板液位计未出现积液现象。可见，采用浮球泵自动排液，能满足磁翻板液位计积液排出的功能要求。

 

3.2龙岗37井大开挖方式排液试验

由于龙岗37井属于长关井，只有井口没有管线流程，且位于山坡上，地理位置较高，周围地势偏低，具备较好的施工条件。现场在站外计划好排液口位置，通过挖机对井口至站外排液口进行开挖，修建排液通道，并埋设DN300的水泥涵管。

通过修建排液通道，龙岗37井磁翻板液位计的液体能及时通过排水通道排出，再未出现磁翻板液位计积液的情况。该井的排液通道总长15米，进水口和排水口落差约0.5米，排水管为DN300的水泥涵管，可见在较低的落差时，液体也能顺利排出。

3.3合川地区太阳能供电试验

在合川地区进行太阳能供电系统测试，在用太阳能板zui大发电功率为2×150W,带入合川地区所处经纬度的固定式太阳能板日照发电量计算经验公式可得约为300×3.5×0.8=840W。实测站场机泵设备的用电量为24V×1.25A×24小时=720W/d。但是如综合考虑到阴雨天和冬季太阳能板发电效率降低，初步判断现有电量基本无富余。

3.4存在问题

经过试验，若地势满足要求，采用大开挖方式的直接排液方式能直接满足排液要求。浮球泵排液方式由于涉及电力和机泵的影响，虽效果较好，但存在以下一些问题，需进一步优化。

（1）磁翻板液位计内杂质较多，混有小石渣、未打扫完全的树枝、树叶等，由于机泵设置位置为磁翻板液位计zui低点，杂质可混在液体中，对机泵和管理形成堵塞，影响排液；

（2）机泵未设置过热、过载、缺水等保护措施，如出现异常情况无法切断电源；

（3）太阳能供电系统效率低下，供电不足主要分为两大因素，一是太阳能光伏板自身转化效率不足，二是大电流充放电对电池和RTU柜来说自身损耗过大；

 

3.5优化措施

针对试验过程中存在的问题，对浮球泵排液系统进行优化改造，改造建议如下：

（1）优化电路设计选用超声波液位传感器，浮球开关，液位探头配合带过热保护电路的水泵。该种方式采用一种连接，把液位实时现状显示在监控中心。此外在系统上加入了缺水空转保护、电子限位保护、机械限位保护、数字限位保护，zui大限度的保障机泵运行。

（2）优化出水口设计在出水口增加增加沉淀、隔离、过滤装置，保证水中杂质不进入泵体。能实现积液全部排出，泵不被泥沙、油污堆埋。

（3）优化太阳能供电系统现有太阳能发电板采用固定式安装，即使在晴天，每天只有5到15分钟能接受太阳垂直照射，发电效率低。拟采用逐日系统，运用成熟天文算法和zui大功率跟踪算法，让太阳能板始终垂直于太阳直射方向，在不增加太阳能板的情况下较大增加发电量，经过实测，扣除增加逐日系统自身消耗(30W/d)后，发电量比现有增加1～1.5倍。

为尽量激活电池容量，拟采取分组管理的方式进行充放电。待充满至3600W(2块×12V×150AH=3600W)，等别的电池组使用后再接替使用，至放电基本完全。这样循环使用可减少充放频率，延长电池使用寿命，保障场站用电需要。

对现有的电池组采用分组充放电管理，保证电池组充满，用完。把原来电池组一天就要进行一次的充放电过程调整为5～10天完成1次（充电2～3天，放电5～7天）。使电池使用寿命和可动用容量都大幅增加。

4结语

通过现场试验和改造措施，对目前的排液方式进行总结。

（1）在场站地理位置较高，具备直排条件的磁翻板液位计，应分为两种情况。如管线较少，如部分长关井仅剩井口，无其它流程，可优先考虑大开挖埋管方式进行排液。如管线较多，为避免破坏，可采取定向钻方式进行埋管排液。

（2）如场站条件无法进行直排，则采用自动排液泵进行排液，利用浮球感应器控制机泵的启停，应对电力保护和出水口进行优化，以保证管道和泵的正常运行。

（3）在具备接农电的单井考虑农电，不具备接农电的单井采用太阳能供电系统为机泵进行供电，采用太阳能逐日系统，及蓄电池串联循环交替充放电，充分利用太阳能和电池。