CN118066476A - 一种页岩气采出水集输自动化系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种页岩气采出水集输自动化系统及控制方法，包括分离器电磁阀、PLC控制柜、配电变频柜和打水泵，所述配电变频柜的内部放置变频器，PLC控制柜通过变频器信号线与配电变频柜相连，所述配电变频柜通过打水泵控制线与打水泵相连，所述PLC控制柜通过分离器电磁阀信号线与分离器电磁阀相连，所述分离电磁阀设置在采出水管线上，所述打水泵设置在采出水管线上，打水泵与分离电磁阀之间设置采出水罐。本发明通过页岩气采出水集输自动化系统及控制方法解决了现有技术中的人力耗费多、耗费时间长、环保风险大的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及页岩气开发的采出水集输技术领域，具体涉及一种页岩气采出水集输自动化系统及控制方法。
背景技术
页岩气井在采气生产过程中，随页岩气从地层深处开采出来的还有液体，被称为采出水。采出水一般需要集中运输至专门的处理站处理达标后才能外排，每日的采出水量受采气平台内气井数量、气井生产阶段、所在地层等因素影响。采出水存在污染土壤、水源的环保风险，因此采用全流程密闭管道输送，集气站内需要配置相应的采出水管线流程直至出站进入工区的采出水集输管网。采气平台由专门的采气队管理，分离器、采出水罐液位超上限时需要人工现场手动操作，特别是气井投产初采出水量较大时需要人工24小时在分离器处值守避免溢出。
目前页岩气开发的采出水集输系统存在人力耗费多、耗费时间长、环保风险大的问题，暂时无法实现采出水集输系统的自动化和少人化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种页岩气采出水集输自动化系统及控制方法，以解决现有技术中的人力耗费多、耗费时间长、环保风险大的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种页岩气采出水集输自动化系统，包括分离器电磁阀、PLC控制柜、配电变频柜和打水泵，所述配电变频柜的内部放置变频器，PLC控制柜通过变频器信号线与配电变频柜相连，所述配电变频柜通过打水泵控制线与打水泵相连，所述PLC控制柜通过分离器电磁阀信号线与分离器电磁阀相连，所述分离电磁阀设置在采出水管线上，所述打水泵设置在采出水管线上，打水泵与分离电磁阀之间设置采出水罐。
进一步的，配电变频柜上通过螺栓安装有启/停旋钮、变频/工频旋钮和就地/远程旋钮，启/停旋钮通过启/停信号线与PLC控制柜相连。
进一步的，打水泵通过法兰连接有出站管线，打水泵与采出水罐通过采出水管线进行联通，采出水罐以焊接方式固定在采出水罐底座上，采出水罐上以焊接方式固定采出水罐液位计，采出水罐液位计通过采出水罐液位计信号线与PLC控制柜相连。
进一步的，采出水管线为多通管线，采出水管线上还设置有分离器和采气树，分离器与采出水罐通过采出水管线联通，分离器与采气树通过采出水管线联通。
进一步的，分离器上通过焊接的方式固定分离器液位计。
一种页岩气采出水集输自动化系统的控制方法，它包括分离器自动排污和采出水罐自动打水两个控制步骤：
所述分离器自动排污的步骤为：
S11、设置分离器的液位数据范围，通过分离器液位计对分离器的液位进行测量；
S12、当分离器液位超上限，开启分离器电磁阀，当分离器液位未超上限，保持分离器电磁阀关闭，工作结束；
S13、分离器电磁阀开启后，分离器液位计判断分离器的液位是否下降；
S14、当分离器液位下降，判断分离器液位是否超下限，当分离器液位未下降，系统预警，通知人员现场排查是否分离器液位计或分离器电磁阀故障，工作结束；
S15、当分离器液位超下限，关闭分离器电磁阀，工作结束；当分离器液位未超下限，回到S13，周期为5s；
所述采出水罐自动打水的步骤为：
S21、设置采出水罐的液位数据范围，通过水罐液位计对采出水罐的液位进行测量；
S22、当采出水罐液位超上限，启动打水泵，当采出水罐液位未超上限，保持打水泵停止状态，工作结束；
S23、启动打水泵后，通过水罐液位计判断采出水罐的液位是否下降；
S24、当采出水罐液位下降，判断采出水罐液位是否超下限，当采出水罐液位未下降，停止打水泵，系统预警，通知人员现场排查；
S25、当采出水罐液位超下限，停止打水泵，工作结束；当采出水罐液位未超下限，回到S13，周期为5s；
进一步的，S22中的采出水罐液位超上限后，手动设置变频器频率，变频器可自动记忆最后的设定值。
进一步的，S24中的系统预警，通知人员现场排查后，将就地/远程旋钮旋转至“就地”档位，再排查水罐液位计、变频器、打水泵的故障。
基于上述技术方案，本发明可以产生如下有益效果：
本发明提供的一种页岩气采出水集输自动化系统及控制方法，本发明通过在分离器出口的采出水管线上安装分离器电磁阀，可以实现在液位超过上限时自动开启分离器电磁阀进行排水，可以适应气井初期、中期、末期等不同生产阶段的采出水量，适应性强。
通过将打水泵、变频器、配电变频柜信号接入PLC控制柜，可以实现采出水罐液位超上限时自动启动打水泵进行打水，节约了每次巡井人员至少30min的打水时间。
以上功能的实现，降低了现场采气队的劳动强度和时间，可适应不同气井数量、不通生产阶段的采出水量差异，实现了集气站内页岩气采出水集输系统的自动化。
附图说明
图1是本发明实施例的系统示意图；
图2是本发明实施例的分离器自动排污逻辑图；
图3是本发明实施例的采出水罐自动打水逻辑图；
图中：1、采气树；2、分离器；3、分离器液位计；4、分离器电磁阀；5、PLC控制柜；6、配电变频柜；7、启/停旋钮；8、变频/工频旋钮；9、就地/远程旋钮；10、变频器；11、打水泵控制线；12、出站管线；13、打水泵；14、采出水罐液位计；15、采出水罐底座；16、采出水罐；17、变频器信号线；18、启/停信号线；19、采出水罐液位计信号线；20、分离器液位计信号线；21、分离器电磁阀信号线；22、采出水管线。
具体实施方式
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种页岩气采出水集输自动化系统及控制方法做进一步详细的描述。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示， 一种页岩气采出水集输自动化系统，其特征在于，包括分离器电磁阀4、PLC控制柜5、配电变频柜6和打水泵13，所述配电变频柜6的内部放置变频器10，PLC控制柜5通过变频器信号线17与配电变频柜6相连，所述配电变频柜6通过打水泵控制线11与打水泵13相连，所述PLC控制柜5通过分离器电磁阀信号线21与分离器电磁阀4相连，所述分离电磁阀4设置在采出水管线22上，所述打水泵13设置在采出水管线22上，打水泵13与分离电磁阀4之间设置采出水罐16。
配电变频柜6上通过螺栓安装有启/停旋钮7、变频/工频旋钮8和就地/远程旋钮9，启/停旋钮7通过启/停信号线18与PLC控制柜5相连。
打水泵13通过法兰连接有出站管线12，打水泵13与采出水罐16通过采出水管线22进行联通，采出水罐16以焊接方式固定在采出水罐底座15上，采出水罐16上以焊接方式固定采出水罐液位计14，采出水罐液位计14通过采出水罐液位计信号线19与PLC控制柜5相连。
采出水管线22为多通管线，采出水管线22上还设置有分离器2和采气树1，分离器2与采出水罐16通过采出水管线22联通，分离器2与采气树1通过采出水管线22联通。
分离器2上通过焊接的方式固定分离器液位计3。
一种页岩气采出水集输自动化系统的控制方法，它包括分离器自动排污和采出水罐自动打水两个控制步骤：
如图2所示，所述分离器自动排污的步骤为：
S11、设置分离器2的液位数据范围，通过分离器液位计3对分离器2的液位进行测量；
S12、当分离器2液位超上限，开启分离器电磁阀4，当分离器2液位未超上限，保持分离器电磁阀4关闭，工作结束；
S13、分离器电磁阀4开启后，分离器液位计3判断分离器2的液位是否下降；
S14、当分离器2液位下降，判断分离器2液位是否超下限，当分离器2液位未下降，系统预警，通知人员现场排查是否分离器液位计3或分离器电磁阀4故障，工作结束；
S15、当分离器2液位超下限，关闭分离器电磁阀4，工作结束；当分离器2液位未超下限，回到S13，周期为5s；
如图3所示，所述采出水罐自动打水的步骤为：
S21、设置采出水罐16的液位数据范围，通过水罐液位计14对采出水罐16的液位进行测量；
S22、当采出水罐16液位超上限，启动打水泵13，当采出水罐16液位未超上限，保持打水泵13停止状态，工作结束；
S23、启动打水泵13后，通过水罐液位计14判断采出水罐16的液位是否下降；
S24、当采出水罐16液位下降，判断采出水罐16液位是否超下限，当采出水罐16液位未下降，停止打水泵13，系统预警，通知人员现场排查；
S25、当采出水罐16液位超下限，停止打水泵13，工作结束；当采出水罐16液位未超下限，回到S13，周期为5s；
其中，S22中的采出水罐16液位超上限后，手动设置变频器10频率，变频器10可自动记忆最后的设定值。
其中，S24中的系统预警，通知人员现场排查后，将就地/远程旋钮9旋转至“就地”档位，再排查水罐液位计14、变频器10、打水泵13的故障。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。
Claims (8)
1.一种页岩气采出水集输自动化系统，其特征在于，包括分离器电磁阀（4）、PLC控制柜（5）、配电变频柜（6）和打水泵（13），所述配电变频柜（6）的内部放置变频器（10），PLC控制柜（5）通过变频器信号线（17）与配电变频柜（6）相连，所述配电变频柜（6）通过打水泵控制线（11）与打水泵（13）相连，所述PLC控制柜（5）通过分离器电磁阀信号线（21）与分离器电磁阀（4）相连，所述分离电磁阀（4）设置在采出水管线（22）上，所述打水泵（13）设置在采出水管线（22）上，打水泵（13）与分离电磁阀（4）之间设置采出水罐（16）。
2.根据权利要求1所述的一种页岩气采出水集输自动化系统，其特征在于，所述配电变频柜（6）上通过螺栓安装有启/停旋钮（7）、变频/工频旋钮（8）和就地/远程旋钮（9），启/停旋钮（7）通过启/停信号线（18）与PLC控制柜（5）相连。
3.根据权利要求1所述的一种页岩气采出水集输自动化系统，其特征在于，所述打水泵（13）通过法兰连接有出站管线（12），打水泵（13）与采出水罐（16）通过采出水管线（22）进行联通，采出水罐（16）以焊接方式固定在采出水罐底座（15）上，采出水罐（16）上以焊接方式固定采出水罐液位计（14），采出水罐液位计（14）通过采出水罐液位计信号线（19）与PLC控制柜（5）相连。
4.根据权利要求1所述的一种页岩气采出水集输自动化系统，其特征在于，所述采出水管线（22）为多通管线，采出水管线（22）上还设置有分离器（2）和采气树（1），分离器（2）与采出水罐（16）通过采出水管线（22）联通，分离器（2）与采气树（1）通过采出水管线（22）联通。
5.根据权利要求4所述的一种页岩气采出水集输自动化系统，其特征在于，所述分离器（2）上通过焊接的方式固定分离器液位计（3）。
6.一种页岩气采出水集输自动化系统的控制方法，根据权利要求1至5任一项所述的一种页岩气采出水集输自动化系统实现，其特征在于，它包括分离器自动排污和采出水罐自动打水两个控制步骤：
所述分离器自动排污的步骤为：
S11、设置分离器（2）的液位数据范围，通过分离器液位计（3）对分离器（2）的液位进行测量；
S12、当分离器（2）液位超上限，开启分离器电磁阀（4），当分离器（2）液位未超上限，保持分离器电磁阀（4）关闭，工作结束；
S13、分离器电磁阀（4）开启后，分离器液位计（3）判断分离器（2）的液位是否下降；
S14、当分离器（2）液位下降，判断分离器（2）液位是否超下限，当分离器（2）液位未下降，系统预警，通知人员现场排查是否分离器液位计（3）或分离器电磁阀（4）故障，工作结束；
S15、当分离器（2）液位超下限，关闭分离器电磁阀（4），工作结束；当分离器（2）液位未超下限，回到S13，周期为5s；
所述采出水罐自动打水的步骤为：
S21、设置采出水罐（16）的液位数据范围，通过水罐液位计（14）对采出水罐（16）的液位进行测量；
S22、当采出水罐（16）液位超上限，启动打水泵（13），当采出水罐（16）液位未超上限，保持打水泵（13）停止状态，工作结束；
S23、启动打水泵（13）后，通过水罐液位计（14）判断采出水罐（16）的液位是否下降；
S24、当采出水罐（16）液位下降，判断采出水罐（16）液位是否超下限，当采出水罐（16）液位未下降，停止打水泵（13），系统预警，通知人员现场排查；
S25、当采出水罐（16）液位超下限，停止打水泵（13），工作结束；当采出水罐（16）液位未超下限，回到S13，周期为5s。
7.根据权利要求6所述的一种页岩气采出水集输自动化系统的控制方法，其特征在于，所述S22中的采出水罐（16）液位超上限后，手动设置变频器（10）频率，变频器（10）可自动记忆最后的设定值。
8.根据权利要求6所述的一种页岩气采出水集输自动化系统的控制方法，其特征在于，所述S24中的系统预警，通知人员现场排查后，将就地/远程旋钮（9）旋转至“就地”档位，再排查水罐液位计（14）、变频器（10）、打水泵（13）的故障。
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