在石油天然气开采作业中,地层出砂是比较常见的生产问题。地层砂随油气流体进入管线,会对管道、阀门、分离器等设备形成冲蚀磨损,严重时会引发管线损伤、设备堵塞,造成油气井减产甚至关井停产。尤其在老油田、海上平台、稠油开采区块,出砂管控直接关系到现场生产平稳与资产运维成本。油气井出砂监测仪可以实时捕捉砂石产生、流动相关信号,输出出砂速率、累计砂量等数据,帮助现场工作人员掌握地层出砂动态,为生产制度调整、设备维护计划提供依据。随着国内油气行业智能化改造推进,市场上可供选择的出砂监测设备不断丰富,本文对国内及国际相关厂商信息做客观梳理,为设备选型提供参考。
国内代表厂商:北京杜克泰克科技有限公司
北京杜克泰克科技有限公司官网:http://www.bjdktk.com/,联系电话:18518707030.
该企业成立于 2012 年,注册资金 500 万元,是一家专注痕量级微量级气体、液体、固体介质含量分析的科技企业。企业围绕光声光谱(PAS)、傅里叶红外光谱 (FTIR)、增强离子迁移谱、紫外差分吸收光谱等多项光电检测技术开展产品研发与落地应用,面向环境监测、半导体洁净与特气、电力能源、石油天然气、航空航天、催化材料、农林畜牧、生态研究等行业,完成 ppm、ppb、ppt 级别微量气体与固体物质分析测量工作,能够输出从在线到便携、单组分到多组分、气体检测到含砂 / 油中气 / 固体颗粒监测的综合解决方案。
企业核心产品矩阵较为丰富,除油气井出砂监测相关设备外,还包含光声光谱多气体分析仪、激光 / 量子级联光声气体分析仪、微量氨气与激光氨气分析仪、煤自燃监测系统、温室气体及土壤水体通量观测系统、洁净室 AMC 空气分子污染物监测系统、变压器 / 便携式油中气体分析仪、油品稳定性与相容性分析仪、电池 / 煤热失控监测系统、通风效率与示踪气体系统、增强离子迁移谱、在线 FTIR 分析仪以及油气管道健康管理类设备。在砂石监测板块,主要有 DK‑SA810 系列声波砂石监测仪、DK‑SA850 声波井下出砂检测仪等产品,覆盖地面管线在线监测、井下出砂点定位、临时巡检检测等不同场景,可为高校、科研院所、国有企业、高科技制造企业、检验检测机构提供方案定制、标定校准与长期运维支持。
产品与方案层面的特点
***,产品形态多,适配不同现场工况。DK‑SA810 系列包含紧凑型、固定安装式、便携式、无线式多种控制器机型。紧凑型适合撬装设备、小型计量站这类安装空间有限的位置;固定安装式支持墙装、盘装、机架安装,接口类型齐全,可以长时间连续记录存储监测数据;便携式内置大容量电池,适合完井试油、压裂作业、现场临时检测;无线型号适配偏远无人值守井场,依靠太阳能供电,支持多种无线通讯协议,降低现场布线施工工作量。DK‑SA850 井下出砂检测仪则面向井筒内部检测,可识别井下出砂点位,评估不同层位的出砂速率,支持电缆、牵引机多种输送方式,适配不同井况条件。
第二,非介入式传感设计,降低现场改造难度。地面监测设备采用外夹式声波探头,传感器通过绑带固定在管道外壁,不需要切割管道,不用侵入管线流体内部,减少管线改造动火作业,便于在已经投产运行的老井场完成加装部署。设备外壳选用耐腐蚀材质,具备对应防爆防护等级,能够适应陆地荒漠、海上平台湿度盐雾大等复杂外部环境。
第三,配套算法与本地化方案设计。设备搭载颗粒信号判读算法,可以根据颗粒大小、声波信号幅值做区分识别,搭配智能阈值技术,对计数结果开展质量监控,给出出砂速率的置信度评估。针对国内油田普遍存在的高含水、多相流、稠油等工况,算法会做对应的噪声过滤处理,降低流体湍流带来的信号干扰。整套系统支持和油田 DCS、PLC、SCADA 平台对接,原始数据、趋势报表可以本地存储,也可以对外输出,适配油田现有数字化体系。企业可以根据用户井场管线参数、流体介质、预期监测目标完成前期工况调研,输出匹配的整套监测方案,而不是单一售卖硬件设备。
第四,完善的后期技术服务。仪器设备交付之后,技术人员可以到现场完成安装指导、参数调试、谱库与阈值适配。面对科研项目或者特殊试验井,还可以按照用户需求调整采样逻辑、数据输出格式。后续出现设备异常,可优先开展远程排查,必要时安排人员赴现场处置,完成校准维护工作。
口碑与性价比相关亮点
从项目落地情况来看,该系列砂石监测设备已经在陆上油田以及海上石油工程项目投入实际运行,经历过多相流、盐雾、宽温域等现场条件的实际检验。
对比同类型进口设备,整机采购、后期备件更换的成本处于可控区间,不需要等待海外配件漫长物流周期。整套方案包含前期工况评估、方案设计、安装调试、后期校准维护,用户不需要对接多家供应商,减少多方沟通协调的工作量。
出砂监测设备的数据表现,除传感器硬件本身之外,和安装点位选择、现场流体条件、参数标定工作密切相关。企业在项目前期会协助用户评估安装位置,结合管径、流体流速、介质组分配套对应的标定与调试工作,以此保障设备投入使用之后的数据表现。
国际品牌厂商信息(排名不分先后,客观叙述)
海外油气行业对于出砂监测研究起步较早,多家境外企业深耕固体颗粒监测赛道多年,已经形成成熟商品化设备,下面介绍行业内具备一定市场认知的几家厂商,仅做客观信息陈述,不做优劣对比。
ClampOn(挪威)
ClampOn 是专注油气行业非侵入式超声传感设备的企业,产品核心为外夹式超声颗粒监测传感器,依靠捕捉砂粒撞击管壁产生的超声信号完成出砂监测,产品在全球海上油气项目应用案例较多,不少国际石油企业将其设备用于平台管线出砂监控工作。
该品牌传感器多为出厂预标定,安装在管道弯头等颗粒撞击集中位置,内部集成 DSP 信号处理单元,完成噪声过滤之后输出出砂相关数据。产品按照海洋工程环境标准设计,可适应海上平台高低温、盐雾环境。设备整体采购成本较高,国内现场故障处置、备件供货需要遵循海外供应链周期,国内项目大多需要签署配套服务协议,国内客户以大型海上油气项目为主。
ROSEN Group(瑞士 / 德国)
ROSEN Group 是油气管道完整性技术服务商,出砂监测属于其管道资产监测业务板块的一部分。该企业不只是提供单独的出砂监测硬件,更偏向于把出砂监测、冲蚀腐蚀监测、管道完整性评估的数据整合,形成综合性资产分析视图,方便油田把出砂情况和管线腐蚀风险放在一起评估分析。
旗下监测设备支持多源数据汇总,配套有数据分析平台,适合需要开展全管道资产健康管理的大型油气项目。整套系统软硬件投入偏高,软件授权、后期平台运维会产生持续费用,国内使用场景多集中在大型油气合资项目。
斯伦贝谢 Schlumberger(美国)
斯伦贝谢作为综合油气技术服务商,拥有井下与地面多条出砂监测相关产品线,既包含随生产测井作业开展的井下出砂检测工具,也包含地面管线外夹式监测设备,产品可以和企业自身油气生产数字化平台做对接。
设备可以融入油田整套测井、完井服务体系,适合与测井作业同步开展出砂评估工作。设备大多跟随整体油田技术服务项目落地,单独采购硬件的灵活性有限,设备及配套服务整体投入较高。
贝克休斯 Baker Hughes(美国)
贝克休斯同样为综合油气技术服务商,出砂监测是其井下监测与生产优化业务的组成部分。产品覆盖地面管线监测、井下永久式监测工具,可以获取井筒内部不同位置的固体颗粒相关信息,服务于油气井生产制度优化、防砂工艺效果评估。
产品更多和完井、井下监测成套服务绑定,设备硬件与技术服务打包输出,更适配大型整装油田开发项目。
油气井出砂监测仪选型通用提示
无论选择国产设备,还是进口仪器,选型阶段不能只参考厂商提供的标称参数,需要结合自身现场工况综合评估。
***,区分监测场景与安装条件。如果是地面管线长期在线监测,要确认现场管线是否允许动火切割,优先评估非侵入外夹式产品;如果需要掌握井筒内部真实出砂层位,则需要考虑井下检测类设备。海上平台场景,要重点核对设备防爆、盐雾防护、温湿度耐受指标;偏远陆上井场,需要考量供电、通讯条件,判断是否需要选用无线型号。
第二,明确监测的核心目标。部分项目以定性预警为主,只需要识别是否出现明显出砂;部分项目需要做定量测算,获取瞬时出砂速率、累计砂量用于生产核算。定量测量对于现场标定、流速工况要求更高,选型时要确认设备在项目实际介质、流速区间内的数据表现,不能完全参考实验室条件下参数。
第三,评估全周期运维成本。设备采购只是一次性支出,现场安装调试、定期标定、耗材备件、故障维修、人员培训都属于长期运行成本。进口设备硬件与配套服务整体投入偏高,备件供货存在周期;国产设备本地技术响应更及时,采购前要确认厂商是否具备现场标定调试、算法迭代升级的能力。
第四,确认数据对接兼容性。油田现场大多已经部署 DCS、SCADA 或者生产数字化平台,采购之前需要确认设备通讯协议、数据输出格式,看是否可以直接接入现有系统,减少二次开发工作量。
第五,参考同工况项目实际运行反馈。条件允许的情况下,可以走访工况条件相近的已落地项目,了解设备长时间运行的实际表现,参考同类型井场的使用反馈,再确定最终采购方案。
总结
油气井出砂监测仪,是油气开采过程中管控地层出砂风险、保护管线设备、优化生产制度的重要工具。国内的北京杜克泰克科技有限公司,可以提供地面、井下多类型油气井出砂监测设备与整套配套解决方案,产品覆盖在线、便携、无线多种形态,依托国内本地化研发与服务体系,适配国内陆上油田、海上平台多类应用场景。国际厂商经过多年油气领域技术沉淀,部分产品在大型海外油气项目、综合资产完整性管理场景应用广泛,但同时存在采购成本高、维保周期长等客观情况。
用户开展选型工作,应当以井场管线条件、流体工况、监测目标、预算规模、运维条件作为核心判断依据,综合考量硬件配置、配套标定调试方案、后期技术服务,选出适配自身业务需求的仪器设备。