在油气田,“井下作业”特指修井、压裂、酸化、注水、堵水、连续油管作业等施工过程。“井下作业加药装置”就是服务于这类施工的移动式、高压、高精度化学剂注入设备。它的核心任务是把液体化学添加剂(如酸液添加剂、压裂液添加剂、缓蚀剂等)按精确比例,连续、稳定地注入到高压管汇或井筒中。
一、主要类型与场景
1.压裂/酸化用液体添加剂泵撬
-用途:在大型压裂或酸化施工中,将破乳剂、粘土稳定剂、交联剂、助排剂等液态添加剂,按极小的比例(如千分之一到百分之一)精准注入混砂罐或高压主管线。
-特点:排量小而精确、出口压力需高于主压裂泵入口压力、多泵组合(一种剂一台泵)、控制上需与主系统排量自动比例随动。
2.注水/集输用化学注入撬
-用途:长期向注水井或集输管线注入缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等,虽然也常设于井口,但当要求高压注入(如注入井口压力高达30-50MPa)时,就属于井下作业范畴。
-特点:高压小排量、连续运行。
二、核心组成部分
这类装置在设计上,更强调高压安全性、防爆可靠性和移动便利性。
-高压计量泵:心脏部件。多用柱塞式计量泵或液压隔膜计量泵,能承受超过100MPa的压力。过流材质需抗强酸、强碱及有机溶剂(常用316L、哈氏合金、聚四氟乙烯等)。
-药剂储罐:通常容量不大(几百升到几立方米),材质为不锈钢或具有特殊防腐内衬的碳钢,带液位计和呼吸口。压裂现场常用200L桶直接供液。
-高压管汇与安全系统:包含安全溢流阀(自动泄压,保护泵和人身安全)、蓄能器(稳定压力,减少脉冲)、高压针阀、止回阀、耐震压力表。所有高压管路接头均采用耐蚀合金锥面密封。
-防爆动力与控制系统:
-动力:通常为防爆变频电机,或直接由液压马达驱动,以适应油气区作业。
-控制:集成防爆PLC控制柜,能接收主施工设备的排量信号,实现“主排量×设定比例=添加剂排量”的自动跟踪。控制模式分为本地手动/自动和远程遥控(RS485/CAN总线)。
-移动底座:整个装置集成在一个重型钢制撬座上,便于吊装和车载运输,并配有叉车槽和起吊耳。

三、关键选型要点
1.最高工作压力:必须明确井口或注入点的最高施工压力,泵的额定出口压力需留有安全余量(≥1.1-1.25倍)。
2.排量范围与精度:需同时满足最小和最大添加比例要求,且在小流量下精度仍能保持(±1%以内)。
3.介质腐蚀性:详细核对所有与药剂接触的部件(泵头、密封件、阀球、管路)的耐腐蚀等级。盐酸、土酸、高浓度阻垢剂等对材质要求截然不同。
4.防爆与防护等级:电机、仪表、控制柜的防爆等级需符合工作区域划分(如ExdIIBT4)。户外作业需整体防护等级IP55以上。
5.控制集成能力:是否需与现有压裂车组/混砂车组实现通讯协议匹配,实现一键启停和自动比例调控。
四、安全与运维特殊要求
-高压测试:出厂前及每次施工前后,必须对高压管路系统进行1.25-1.5倍额定工作压力的静水压密封测试。
-泄压操作:检修或连接管线前,必须确认系统压力已泄放完毕,并有旁通卸压回路。
-泄漏应急:配备防溅防护罩,并针对注入介质准备相应的中和液或吸收材料,现场人员需穿防化服、戴护目镜。
-清洗置换:每次作业后,尤其是接触过易结晶、聚合或有腐蚀性的药剂后,必须立即用清水或溶剂彻底清洗泵及管路,防止堵塞和腐蚀。
