智能间开控制系统

1. 气井积液和间开控制生产

气井在开发生产的中后期，由于能量衰减，产气量下降，都会进入井筒积液状态。井筒积液会造成油压降低、井底压力升高和地层生产压差下降，从而导致产气量进一步下降甚至水淹停产。井筒积液气井必须采取排水采气措施，排出井筒积液，才可恢复气井的生产。排水采气措施有泡排、间歇生产、柱塞排水、气举等等。采用间开控制系统进行间歇控制间开阀，让气井保持进行间歇生产是一种有效的排水采气措施，间歇生产方式具有无污染、易实现、无需人员值守等优点。

2. GIS01-50井口电动智能间开控制系统

中山乐满石油设备有限公司设计生产的GIS01-50井口电动智能间开控制系统主要应用于气井的间歇生产和流量/压力调节，特别适合于无人值守和无电源的井场。间开系统可以实现气井油压套压数据采集，气井的自动开启关闭控制，还可以根据油套压数据或定时来进行自动的启闭间歇控制。GIS01-50井口间开控制系统实现高度集成式设计，间开阀的阀门/执行器/驱动器集成为一体，可替代安装在采气树的角阀位置，也可以焊接安装的管道的其他位置，其他太阳能板、电池和通讯控制器安装在和间开阀分开的位置。

图1 智能间开控制系统井场布局

图2 间开阀安装在原针阀位置

3. 间开控制系统的组成

间开控制系统由间开阀、太阳能板、电池箱、油套压变送器和通讯控制器组成。

（1）间开阀: 间开阀集成了阀门、驱动电机、驱动控制板和螺杆执行器。间开阀替代安装在采气树的角阀位置，也可以焊接安装的管道的其他位置。
（2）太阳能板: 通过立杆安装在电池箱上。
（3）电池箱: 电池箱包括电池和充放电控制器。
（4）油套压变送器: 油套压变送器通过三通分别和采气树上原有的油套压表连接在一起。
（5）通讯控制器: 安装在太阳能板背面，实现数据采集和通讯控制。

4. 性能参数

智能间开控制系统应用于井筒积液气井的间开生产控制，该生产方式要求间开控制系统在复压时能彻底关断，使得油压得以恢复，在开井时控制方式灵活使得产气和携液最大化。GIS01-50智能间开控制系统性能参数如下：

压力等级:35MPa
阀门不泄露关断压差≥16MPa
阀门细分调节精度：1%开度
阀门不冻堵最低环境温度：-30℃
阀门可现场手摇控制开关
执行器供电电压：24VDC
执行器推力≥15000N
远程通信方式：中国移动GPRS网络
电池电压：24VDC
供电方式：太阳能板供电
远程控制方式：电脑终端设定控制，压力自动控制和定时控制。

5. 系统功能

智能间开控制系统应用于井筒积液气井的间歇控制，维持气井间歇生产状态，控制该系统功能如下：

电脑终端设定开、关阀门
油套压自动控制方式，设定开井油压，压力恢复达到设定值，自动开井。阀门开度根据油压变化自动细分调节。关井根据套压上升幅度，判断开始积液关井。
定时控制方式，设定开井时间、关井时间，自动运行。
无线局域网油套压数据采集
远程监测油套压和阀门开关状态
远程电脑终端设置间开控制参数

6. 间开控制系统的安装和服务

智能间开控制系统的安装十分简单，安全和环保。主要部件间开阀也是法兰连接，直接替换采气树上的针阀即可。整个安装过程无需动火，不使用化学药剂，没有遗留残留物。具体安装步骤如下：

（1）间开控制系统安装井场布局: 智能间开控制系统的间开阀替代安装在原针阀位置，其他部件安装在井场的外围。
（2）调节阀的安装: 间开阀上有两个法兰，其尺寸是按照常规采气树上的针阀的尺寸设计，可不用动火地卸下法兰连接的针阀，装上间开阀，注意介质方向，在法兰上锁紧螺栓即可。如果采气树上没有针阀的法兰或不愿（或不能）把间开阀安装在针法位置，可以在布局图中流程的位置截断原管线，把间开阀焊接在管线中，注意间开阀标记的介质方向应和流程实际介质方向相同。
（3）其他部件的安装: 在布局图所示位置或井场外围处（尽量接近调节阀）挖一个尺寸和电池箱尺寸箱配合的深约0.45米的坑以及坑和调节阀处之间的深0.3米沟。将电池箱放在坑里，连接立柱，锁紧立柱和电池箱的四个螺栓，最后把连接了中心控制器的太阳能板安装在立柱顶端，对好日照方向，锁紧太阳能板和立柱的螺栓。连接电池箱至中心控制器的五条连线，连接电池箱和调节阀的两条连线并把连线放置在预先挖好的沟里。
（4）间开控制系统的通讯测试: 接通电池箱的总电源，并在中心控制器旁可听到每30秒一次的“滴”声响，说明油套压无线信号传输正常。在网站上查看该系统信号显示在线，说明中心控制器的GPRS通讯系统工作正常。
（5）间开控制系统的控制测试: 在电脑终端设置阀门的开度，查看到现场调节阀的运行行程和设置的一致，说明间开控制系统的间歇控制功能正常。

7. 间开阀的种类和区别

国内各个间开控制系统供应商使用的间开阀各有不同，它们具有不同的特点：

（1）电动针阀作为间开阀: 系统不提供调节阀，就利用采气树原有的针阀，在针阀上加装电动控制装置而实现间歇控制，该方案成本最低的间歇生产方式。针阀是一种调节流量的特种阀门，其关断性能很差，当系统需要关井复压时针阀往往不能关断而漏气。该种间开控制系统的复压效果差，同时也影响了开井时的携液效率，是一种低成本低性能的间歇控制方案。
（2）气动薄膜阀作为间开阀: 气动薄膜阀以套管气为驱动气源，但套管气通常有油污和杂质，即使套管气经过过滤还是会导致杂质油污聚集在薄膜阀的薄膜上，从而导致阀门的开启和关断的间歇控制性能大大下降。为了让薄膜阀正常工作，必须每30天甚至更短时间到井口清理维护薄膜阀，这会给维护工作造成很大的负担和成本。另外薄膜阀因结构的原因，在油压高于7Mpa时，关断性能大幅度下降，间歇控制无法正常进行。
（3）电动球阀作为间开阀: 球阀的价格低廉。电动球阀在关断时，阀体球面结合部的面积最大，水汽会附着在整个球面结合部。在冬季水汽结冰后，阀体球面完全被冻死，电动驱动无法推动阀门再开启，间歇控制也就无法实现。
（4）高压差防冻控制阀作为间开阀: 该阀是我公司结合天然气井间开生产方式的工况，克服了气动薄膜阀、电动球阀和电动针阀的缺点，专门为间开控制系统开发设计的细分调节阀。该阀门不泄漏关断压差可达22MPa，细分调节可达1%，免维护时间可达1年之久，经过多个油田井筒积液气井的应用，间歇控制性能十分可靠。我公司已经为该间开阀申请了技术专利。

8. 相关证书

实用新型智能间开采气系统专利证;
气井生产数据自动监测和分析软件登记证书。
防爆合格证;
防冻堵调节阀检测报告;