上游工艺：生产

油井干预设备/连续油管作业机

实用且用途广泛的连续油管作业机（CTUs）是一种应用广泛的油井干预设备：

• 机械和化学清扫及清理
• 钻井和铣削
• 固井
• 起下钻（拆除和更换钻具部分）
• 打捞（在井筒中打捞物体）
• 水力压裂和再压裂
• 启动或重新启动生产

液压动力装置提供必要的动力，以控制起重机械（起重机、鹅颈管）、放出油管、使用喷射器组件将油管推入井眼，以及重排油管。操作员在控制舱内操纵机械和压力控制设备（PCE）。CTU上的测量装置包括液压动力装置上的压力和温度传感器、喷射器头部的力传感器以及控制舱内的压力表。

有采油树的井口

井口是一个由短管、线轴和适配器组成的系统，套管柱悬挂在井口，原油/天然气从井口流出。该设备也称为油管头，具有另一个重要功能：封堵加压井液（污水）。

阀门、配件和节流阀通常安装在井口。这个阵列被称为采油树，因为它的各个部件都有分支，就像一个复杂的水龙头，让操作员可以控制污水流向管道和储罐。

重型机械压力表可监测套管、油管、流量管线和设备其他点的压力。至于采油树上使用的电子压力变送器和过程变送器，它们必须获得本质安全或防爆认证，以确保生产现场的安全。

抽油杆泵系统

抽油杆泵俗称泵车、油马或石油井架，广泛用于石油资源丰富的地区。该设备简单而有效：由原动机（电动机）驱动的曲柄可上下移动杠杆臂（由行走梁和一端的马头组成）。一根抛光的抽油杆连接在马头上，并穿过一根载杆，穿过井口并沿着油管的长度向下插入。（油井越深，抽油杆柱就越长，油马也就越大）。通过抽油杆柱末端和套管柱底部的开闭阀系统，抽油杆缓慢抽取井液。在井口，流体被分流到一条流量管线上，然后用管道输送到一个储罐，以便后续运输。

井口的压力表和流量管线上的压力变送器可让操作人员监测和控制泵送的污水。行走梁上的倾角传感器可跟踪抛光杆的移动和位置，而托杆上专门设计的称重传感器则可监测抛光杆在上行过程中受到的力。这些信息记录在测功卡上，用于分析井下抽水条件和抽油杆装置的效率。

柱塞举升系统

产量下降是油井自然周期的一部分，但有几个因素会加速产量下降。其中一个因素就是液体负荷。井液是天然气和液体的混合物。气体的临界流量（CFR）是指气体举升液体回落所需的最小速度。在CFR以下，油井开始承受荷载。如果不清除井下的液体，产量就会下降，最终会完全停止。

柱塞举升机是垂直井的经济型解决方案，理想的安装方式是在负载成为严重问题之前安装。该机械系统所需的唯一动力可能来自一个小型太阳能电池板。安装时，首先使用连续油管作业机在垂直井管的底部放置一个缓冲弹簧；在井口的顶部，放置一个润滑器，其中装有自由活动的柱塞。当电子控制器感知到负载发生时，就会关闭电机阀门，阻止管道中的流量。这一动作释放了柱塞，柱塞穿过液体层（段塞）落在缓冲器上。由于油井现在处于关闭状态，井内的压力不断增加；当压力达到预定液位时，电动阀门重新打开。这种突然的压力变化会抬起柱塞，将段塞向上推出井外。然后，柱塞返回润滑器，触发到达传感器，打开电机阀门，使气体再次流动。只要控制器检测到负载正在发生时，就会自动重复该循环。

柱塞举升系统依靠压力传感器和压力表来探测套管和油管中的天然气压力，以优化柱塞的使用。鉴于存在爆炸性气体烟雾，必须使用本质安全型或防爆型压力传感器。

螺杆泵系统

几乎所有的油气井都需要一点助力，尤其是流量逐渐减少的成熟油气井。提高立井或斜井生产率的一种方法是使用螺杆泵（PCP），也称为螺杆泵。

这种人工举升系统由一个螺旋形金属转子（正空间）和一个弹性体定子（负空间）组成。转子就像内齿轮，在静止的定子内旋转，定子就像一个固定的外齿轮。井液进入吸入端，占据转子和定子之间的空间。在泵运行过程中，转子的叶片与定子的叶片接触，每转一圈都会形成一个密封腔。这样，流体就会通过井口逐步被输送到地面。由于有了空腔，PCP系统可以处理粘稠的油、沙和水力压裂中常见的其他固体物质。

通过压力表和本质安全型或防爆型压力变送器进行地面监测和控制，操作人员可以优化这种人工举升系统。

气举系统

一些生产井由于液体负载而导致流量缓慢。在垂直井中，柱塞式举升机可以机械方式清除这些液块；流动性差的水平井可以使用基于气体的人工举升系统。

气举系统通过外部气源补充地层气体来模拟自然气举。首先，在不同深度的油管柱外侧安装一系列带有阀门的芯轴（空心圆柱体）。然后，将压缩机组中的高压气体注入井下的环空（内层油管柱和外层套管柱之间的空间）。当喷射气体遇到每个芯轴时，气瓶的阀门打开，让气体进入油管；与此同时，其前的阀门关闭。一旦进入油管，气体就会与液体块混合——降低其密度并使井液“起泡”。乳状液到达地面后，设备会分离出液体部分，压缩残留的气体，然后再次注入井中，直至实现举升，此时举升的气体会被转用于销售。

气举系统包括进气口（吸入）和出气口（排出）、发动机、去除气体中残留水分的洗涤器以及压缩气瓶。洗涤器上的压力表、压力变送器和电阻温度计可让操作员监测和控制压缩阶段。液位计显示储罐内油和水的液位，而磁浮开关则监测洗涤器内液体的液位。

三相分离器

油井污水的三种主要成分——水、石油和天然气——自然会自行沉降，因为水比石油重，而石油又比天然气重。三相分离器的作用是加快和控制这一过程，以便将水从乳状液中分离出来，并将分离出来的碳氢化合物用管道输送到各自的目的地并进行销售。

三相分离器有多种类型，每种类型都有不同的内部组件用于分离和界面控制。一般来说，无论是在液位分离器还是垂直分离器中，乳状液都会进入储罐并撞击入口分流器；这一动作会打破液体的表面张力，帮助释放气体。然后，液体部分沉淀到储罐的下半部分，在那里自然分离成油和水。液-液界面上的液位控制器会向排放阀发出信号，根据需要放水，以保持适当的界面高度。另一个油位控制器通知排油阀何时打开和关闭，以保持适当的油位。与此同时，气体上升到储罐顶部，通过除雾器，然后从顶部控制阀排出，该控制阀也用于保持恒定的容器压力。一个入口，三个出口。

油-水界面和油-气界面上的液位传感器可打开和关闭排放阀。压力表测量石油从分离器出来并进入管道时的压力，本质安全型或防爆型压力变送器则控制出气阀。双金属温度计和热电阻温度计（RTD）传感器可让操作员监测储气罐和气体输出管线内的温度。声波节流孔用于在气体减压时保护阀门。

化学添加剂储罐

在整个生产阶段，化学品都是在井下、井口、分离前或分离过程中以及储存容器中添加的。处理井液和原油的原因有很多：

• 抑制结垢和沉积
• 对污水进行破乳处理
• 减少起泡
• 促进油滴絮凝
• 防止腐蚀和结冰
• 防止藻类、真菌和细菌
• 改善粘性碳氢化合物（石蜡、沥青等）的流动性
• 减少管道阻力

化学添加剂储罐需要一套由液位显示器、液位传感器、压力表和压力变送器组成的系统。这些重型仪表可帮助石油和天然气生产商监测容器和管道内的状况，从而实现高效运营。

生产储罐

生产储罐是石油和天然气上游工艺的最后一道工序。油井污水经过三相分离器后，主要成分被输送到大型储罐中，等待处理和弃置（用于采出水）或销售给中游公司（用于石油和天然气）。

在这些储油罐和储水罐中，液位测量是必不可少的，监测储罐的容积，以便：

• 确定和管理库存
• 计算运输需求
• 防止溢出情况

投入式压力变送器使生产商能够准确监测可销售资源的液位。本质安全型传感器可为危险应用提供额外保护，而具有高度进气保护功能的不锈钢外壳则可确保仪表的长期可靠性。为了提高稳定性并防止湍流和堵塞，请使用威卡带有投入式压力传感器的LevelGuard^TM。

火炬烟囱

在生产过程中，我们的目标是尽可能多地获取和出售自然资源。然而，出于安全和物流方面的考虑，一些开采出来的天然气必须以其他方式进行管理。减少设备中偶尔积聚的过高压力的一种方法是通风，但这会造成空气污染。火炬燃烧是对废气中的甲烷和挥发性有机化合物（VOCs）进行有控制的燃烧，它比排放更可取，因为它能甲烷和挥发性有机化合物进入大气之前破坏≥98 %的甲烷和挥发性有机化合物。

火炬塔是一个相对简单的系统。废气流进入分液罐，产生压降，去除气体中的水分和冷凝物；这一步骤是必要的，因为燃烧液态碳氢化合物会对人员、设备和环境造成危险。然后，除雾后的气体进入火炬集气管，沿着狭窄的火炬塔上升。顶部是火炬喷嘴，喷嘴下方有一个引火装置，用于点燃废气。

气体燃烧系统需要各种传感器才能安全高效地运行。分液罐中的液位计和浮球开关用于控制和监测容器中的液体量。位于火炬塔底部和顶部的热电偶、热电偶套管（包括ScrutonWell®设计的热电偶套管）和温度变送器有助于确保气体和火焰的温度足以将剩余的碳氢化合物完全转化为水和二氧化碳。即使在操作过程中气体成分发生变化，也可以使用超声波流量计进行质量流量测量。流量计本体可根据适用的管道等级进行定制。

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