摘要：針對氮氣液位計在使用過程中浮子發(fā)生卡阻導(dǎo)致顯示失準(zhǔn)的現(xiàn)象，通過分析查找出存在問題的原因，并從現(xiàn)場管理和設(shè)備本身的改進(jìn)上提出了解決問題的方法及改進(jìn)建議，取得了良好效果。可對類似工況條件下使用的氮氣液位計在故障處理和液位計結(jié)構(gòu)改進(jìn)上提供參考。
引言
GST 氣田燈四氣藏于 2014 年正式投入開采，至2018 年底共投產(chǎn)氣井 25 口，集氣站 5 座。生產(chǎn)過程中，當(dāng)生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境溫度較低的季節(jié)，單井和集氣站分離器上使用氮氣液位計多次發(fā)生卡阻導(dǎo)致顯示失準(zhǔn)的故障。經(jīng)對液位計筒體、浮子等進(jìn)行清洗，能短暫恢復(fù)正常，但有效時間均較為短暫，一般長則半月短則三兩天又會再次發(fā)生，嚴(yán)重地干擾到對氣井產(chǎn)水量的有效監(jiān)控及自控排液系統(tǒng)的運行。
本文通過在生產(chǎn)現(xiàn)場對發(fā)生卡阻現(xiàn)象的多列氮氣液位計進(jìn)行故障的查找和原因分析，結(jié)合現(xiàn)場情況采取了相應(yīng)的解決措施，取得了較好的效果。對確保氣井正常生產(chǎn)具有重要意義。
1 氮氣液位計結(jié)構(gòu)原理
1.1 氮氣液位計結(jié)構(gòu)
磁性浮子式主要由主導(dǎo)管、磁浮子、上下引流管、排污閥、帶刻度尺的磁翻板、檢測桿等構(gòu)成。磁浮子安裝于主導(dǎo)管內(nèi)，主導(dǎo)管內(nèi)下部有緩沖彈簧，上部有泄壓堵頭。
1.2 氮氣液位計工作原理
氮氣液位計是根據(jù)連通器原理和磁性耦合作用原理工作的。氮氣液位計通過上下引流管連接法蘭、上下控制閥與被檢測的分離器相連接，與分離器形成一個互通結(jié)構(gòu)。當(dāng)分離器內(nèi)液位高于液位計下引流管口時，分離器內(nèi)液體進(jìn)入氮氣液位計主導(dǎo)管，主導(dǎo)管內(nèi)浮子隨分離器液位升降而升降，浮子內(nèi)的磁鋼通過磁耦合作用驅(qū)動磁翻板上的紅、白翻柱翻轉(zhuǎn) 180°，當(dāng)液位上升時，翻柱由白色轉(zhuǎn)為紅色，當(dāng)液位下降時，翻柱由紅色轉(zhuǎn)為白色，磁翻板上的紅、白界位處為容器內(nèi)介質(zhì)液位的實際高度，從而實現(xiàn)分離器液位的就地顯示。
同理，安裝有檢測桿的液位計，檢測桿內(nèi)部電器元件在浮子磁鋼作用下，產(chǎn)生電流的變化，這種變化被轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，可實現(xiàn)液位信息的就地顯示和遠(yuǎn)程傳送，用于液位監(jiān)控、報警或?qū)ε乓貉b置的自動控制。
2 卡阻原因分析
分離器液位計浮子發(fā)生卡阻后，主要表現(xiàn)為磁翻板顯示停頓在某一示值，不論分離器內(nèi)液位如何變化，顯示值始終保持不變或變化較小，不能真實反映分離器內(nèi)液位的變化情況。
在實際處理時，一般情況下，通過關(guān)閉液位計上下引流管控制閥后，開啟主導(dǎo)筒下端排污閥進(jìn)行排污，觀察浮子位置變化情況。當(dāng)浮子能隨主導(dǎo)筒內(nèi)液位下降而下降，且開啟控制閥后浮子能隨分離器液位變化而變化，表明故障處置成功。但對于該氣田上使用的氮氣液位計而言，這種處置方式經(jīng)常失效，主要表現(xiàn)為以下兩種情況 ：一是磁浮子顯示不變，即磁浮子仍停留在原卡阻位置 ；二是磁浮子隨主導(dǎo)管內(nèi)液位下降而下降，但開啟控制閥后磁浮子不會隨主導(dǎo)管內(nèi)液位上升而上升，故障問題不能得到解決。此時，需關(guān)閉控制閥，拆卸主導(dǎo)管下部法蘭，取出磁浮子，對磁浮子和管內(nèi)進(jìn)行清洗后才能恢復(fù)正常。由于清洗期間只能根據(jù)經(jīng)驗對分離器液位進(jìn)行監(jiān)控，以及清洗后故障仍可能**發(fā)生，對氣井產(chǎn)液情況的監(jiān)控造成了較大影響。
2.1 故障發(fā)生的主要原因
2.1.1 主要卡阻物分析
從生產(chǎn)現(xiàn)場氮氣液位計的安裝位置分析，固體物質(zhì)一般難于進(jìn)入液位計主導(dǎo)管內(nèi)，清洗時發(fā)現(xiàn)磁浮子表面及主導(dǎo)管內(nèi)壁粘附有大量稠狀物，未發(fā)現(xiàn)表面結(jié)垢及水合物存在現(xiàn)象，故排除結(jié)垢或水合物凍堵導(dǎo)致磁浮子卡阻的原因。進(jìn)入主導(dǎo)管內(nèi)的物質(zhì)應(yīng)為氣井所產(chǎn)液體中的懸浮物，或因溫度變化而發(fā)生凝結(jié)的稠狀物。故導(dǎo)致磁浮子卡阻的主要物質(zhì)應(yīng)為該類似黃油狀灰黑色粘稠物，其附著力較強，采用常溫（在發(fā)生卡阻季節(jié)時環(huán)境溫度一般在 10 ℃左右）水洗方式很難將其清洗干凈，當(dāng)采用 40 ℃以上的溫?zé)崴逑磿r，能比較容易清洗。經(jīng)化驗分析，該粘稠物為氣井試油酸化時未排盡的殘酸及酸與地層巖石反應(yīng)生成物。當(dāng)溫度較高時，其粘度較低。當(dāng)溫度較低時，其粘度隨之增加，導(dǎo)致分離器液位計在環(huán)境溫度較低的季節(jié)發(fā)生卡阻的故障頻率上升。
2.1.2 采用常規(guī)排液沖洗不能排除故障的原因
在一般情況下，氮氣液位計發(fā)生卡阻現(xiàn)象，只需要反復(fù)開關(guān)幾次主導(dǎo)管下部的排污閥進(jìn)行短暫的排污沖洗，使磁浮子在主導(dǎo)管內(nèi)產(chǎn)生反復(fù)位移，卡阻介質(zhì)隨氣流被排出后即可消除故障。但在 GST 氣田上使用的液位計，采用該方法時，經(jīng)常發(fā)生排污通道被堵塞的現(xiàn)象。通過拆卸主導(dǎo)管下部法蘭，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致排污通道堵塞的原因主要是由卡阻介質(zhì)與液位計結(jié)構(gòu)缺陷共同作用所導(dǎo)致。
發(fā)卡阻時，當(dāng)磁浮子外壁及主導(dǎo)管內(nèi)壁均附有粘稠狀物物質(zhì)，磁浮子外徑僅比主導(dǎo)管內(nèi)徑小約 5~10 mm，在粘稠狀卡阻介質(zhì)作用下，浮子被粘附與管壁。在排污操作中，主導(dǎo)管內(nèi)液體下降速度過小，磁浮子的重力不足以克服磁浮子與管壁的粘附力時，磁浮子仍被粘接于管壁位置，卡阻故障不能得到解除。
當(dāng)磁浮子重力大于其與管壁的粘附力時，磁浮子隨排污液下沉至緩沖彈簧。在實際拆卸檢查過程中發(fā)現(xiàn)，由于個別廠家緩沖彈簧彈力過小或圓柱形彈簧直徑較大，在壓差作用下，磁浮子下降壓縮彈簧，其下端面直接降至排污出口處。由于磁浮子兩端為半圓形結(jié)構(gòu)，法蘭內(nèi)部排污口為圓形，兩者接觸處形成較為嚴(yán)密的接觸，加之沉降于主導(dǎo)管底部的粘稠物的密封作用，磁浮子下端面對排污口形成了堵塞，磁浮子本身被主導(dǎo)管內(nèi)部剩余壓力壓緊在排污口上。在重新啟用液位計時，分離器內(nèi)的液體進(jìn)入主導(dǎo)管，在主導(dǎo)管內(nèi)外壓差作用下，此時即便磁浮子被完全浸泡在液體中，其所產(chǎn)生的浮力也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能克服壓差對磁浮子的下壓力，磁浮子被壓緊在液位計主導(dǎo)管底端不能上浮，故故障不能得到排除。
3 解決措施
該氣田所產(chǎn)液體主要為反排的酸化作業(yè)液，作業(yè)液中的膠凝酸及反應(yīng)生成物等在進(jìn)入地面工藝流程后，由于氣流溫度較高且流速較快，不會對主要生產(chǎn)通道形成堵塞，但在液位計等流速較慢且受環(huán)境溫度變化影響較大的部位，形成的稠狀物會對磁浮子位移造成影響。因此，在現(xiàn)場采取對氮氣液位計進(jìn)行恒溫電伴熱加熱措施，在環(huán)境溫度＜ 15 ℃時，電伴熱帶自動啟用，解決了氮氣液位計卡阻故障問題，取得了較好效果。
4 結(jié)論及建議
（1）對于不同的氣田，氣井所產(chǎn)液體性質(zhì)不盡相同，導(dǎo)致氮氣液位計發(fā)生卡阻故障的原因也可能有多種，對于因環(huán)境溫度下降導(dǎo)致液體內(nèi)某些物質(zhì)物性變化所引起的卡阻現(xiàn)象，可采用上述局部電伴熱的方式加以解決。
（2）對于采用圓柱形緩沖彈簧的液位計，安裝前建議更換為塔型彈簧，以免在排污時磁浮子底端面與法蘭出口形成密封影響解卡措施。
（3）對于已安裝使用的氮氣液位計，在無合適的塔型彈簧更換時，可對圓柱形彈簧頂端一圈形狀進(jìn)行永久性變形處理，使之在被壓縮后，變形處彈簧絲位于液位計主導(dǎo)管底法蘭排污口中間位置。這樣，在磁浮子下降時，其底端半圓形結(jié)構(gòu)不會與排污出口形成密封，可解決排污出口被堵塞的問題。