长庆油田第一采气厂 陕西省榆林市 718500
摘要：采气工艺模拟实验井属于国内新型的试验方式，涉及学科众多，专业领域复杂，要求程度高，各种技术理论的应用十分精细。可以采用多项流体实验研究、人工举升工艺机理研究以及井下工具仪器试验等方式相互结合的研究方法，是目前所使用的一种较为先进的、智能化的、系统化的、现代化的一种动力设备。本文主要讲述的是采气工艺模拟实验井测控系统的相关分析，希望能够通过大量数据为采气系统特性提供重要理论依据，掌握先进测控方式，带来更大社会效益和经济效益。
关键词：采气工艺；模拟实验井；测控系统
1.前言
采气工艺模拟实验井的测控系统涉及运行、控制、调节、监测、管理、数收集等多方面的工作，对地下井的参数实时更新、动态测量和同步计算，从而实现远程调节和远程控制。更好地将压缩机、三缸泵、调压阀和分离器液位以整体的形式发挥作用，保证实验井测绘工作的最佳状态。目前我国所采用的排液采气井、流行采气井、常规连续气举排液采气井等模拟实验方法，属于目前我国较为有效、较为先进、创新性较高的特殊工艺。采气工艺模拟实验井的实验原理是通过流体供给给予整个系统的能量，将气水两相流体分离系统和计算机实时测试系统融汇于实验井中的空气压缩机、阀门组流量计等组成部分，相互结合地使用受到各种数据采集、模拟、收集信号等单元的控制。在目前研究的过程中发现该实验方式能够保证整个系统更加高效，科学，有效安全地协调工作和运行状态，从而更好保证复杂的系统发挥全部的功能和作用，以减少实验过程中能量浪费，改善实验中断、科学性和创新效果较差，装备技术水平较少的现状，通过完全的自动化调控系统来指挥整个实验流程，是目前的主要发展方向。
2.采气工艺模拟实验井实验流程
采气工艺模拟实验井的实验流程相比于目前所广泛应用的工艺来说较为复杂，主要分为三个方面。首先，通过高压实验气体所产生的空气压力将地下储气井、流量计、止回阀、高压管道等模拟实验井装置压入井中。其次，需要将空气压缩机所产生的高压气体和高压水分别在实验井充分混合后，沿油管返回到井口，保证在这个过程中气流两种高压成分能够通过气水分离器分离，同时分离后可以通过水经仪表计量到水池中采集和分析两种高压成分。最后，整个模拟实验井地实验操作流程需要整个过程中控制和监测各种参数的温度、压力、流量和液位。为保证实验更加科学有效，采用智能变送器、差压变送器、雷达液位计等现场仪表与计算机系统相连，实现科学化的数据采集和调节。
3.地面自动化测控系统研制
采气工艺模拟实验井数据分析的过程，为保证实验结果的可靠性和有效性，需要采取单独的掌控系统，对模拟井的实验数据和各种设备的运行状况进行监视和调节。掌控系统、监控系统、调节系统均采用当前较为先进的计算机管理方式以及开放智能DCS控制系统，整个过程的数据采集和监控均为自动化的管理机制，更加高效快捷。
3.1I/A Series系统
该系统是由美国公司研发的一种智能DCS控制系统，通过各个节点总线相互连接而形成的处理基组件，保证过程管理和数据采集控制的过程中可以高速运转和操作，减少冗长时间的浪费，优化系统性能和安全性，保证整体数据采集的安全可靠。
3.2模拟实验井自动化控制系统配置
模拟实验井自动化控制系统是保证实验过程中减少人力和物力浪费的关键，保证资源的有效处理，减少冗余现场总线。整个操作系统的输入输出卡件，操作员站台、工程师站台以及硬件操作和采集系统控制和组成部分的功能访问可以通过显示屏和网络客户端等均在后台进行自动化调配。
3.3系统组态调试
系统组态调试主要是通过流程图、趋势图、报表分析以及各种历史数据的记录等模块来监视采气工艺的运行状态和参数，实时控制各项过程中的模拟数据达到符合实验检测的目的。
4.井下多点温度压力测试系统
井下多点温度压力测量系统的主要测量点之间间距为10到500米，任意设置四个测量点即可完成所有井下管柱内压力和温度的数据测量。为保证从地下测量的数据信号更加稳定，主要采用的是单芯电缆传输的地面处理形式，将通讯协议与DCS控制和协调系统相互连接，共同记录、观察和调节四个测量点的压力和温度值并绘制变化曲线，从而为整个井下多点温度压力测试系统的测绘准确、科学、安全的实验数据。整个压力测试系统设置永久式电子压力计、三通道大存储量的温度和压力测试、压力计托、单芯电缆、进口专用法兰数据采集器等结构，符合现代化的使用需求。
5.实验工艺流程与测控系统的关系
目前采气工艺模拟实验经的实验控制系统，主要采用自动化的井筒地面工艺管线、闸阀及相关配套设备，整个工艺与当前的科技发展水平和经济状况相适应。
6.设备及仪表选型
6.1动力设备控制系统选型
动力设备控制系统的选择主要采用国产复合式空气压缩机，由PLC控制泵运转和自动监测，配合监控系统和停机装置采取模拟试验井的水泵注入方式改变自动调节泵压和排量。通过监测器对各参数进行系统的考量和调控，更好地实现动力设备控制系统的安全保护功能，保证系统的正常运转。
6.2测量仪表选型
目前采气工艺模拟试验井的测量仪器中压力变送器的旋压量程为0到40MPa，而液体流量的测压方式选用电磁流量器，其测量范围为0.5到23m2/h，可通过孔板进行节流，保证工作压力，在6.4MPa的范围左右.同时雷达液位计可以有效监测调控阀对于动力的调节系统，保证整个功能调节在合理范围之内。
7.实验参数测量及范围
为保证实验参数的有效性和可靠性，本次实验主要需要测量气流量、水流量、实验井井口压力以及井中温度、产水量、产气量等相关数据，从而更好地保证采气工艺模拟实验在介质为空气和水的情况下，由压缩机以及三柱塞泵来提供压力。相关实验参数的范围主要包括气体压力在0-15MPa，水排量为0-220m2/h，水温为11-40℃，气体流量为0-30000m2/h。
8.结论
本次采气工艺模拟实验井的相关分析是通过建立一套完善的自动化测控系统来进行控制管理和监测，保证实验井能够正常、连续、长期、可靠性和有效性的工作，形成一套永久监测定点温度和压力的检测系统，保证实验井的各项数据性能在不同流程、不同工况的情况下达到国家的先进水平和检验标准。为今后的模拟实验提供了可靠的数据支撑，以先进的工艺流程、实验采集方式、历史回溯和分析技术保证采气工艺合理、高效、自动化的稳步前进和发展，为未来的发展和创新打下坚实的基础。
参考文献：
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作者简介：王超（1994-06-03），男，汉族，籍贯：陕西西安，当前职务：技术员，当前职称：助理工程师，学历：大学本科，研究方向：仪器仪表