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美国油气井封堵项目中的无线气体监测应用

2021-01-26
自钻井平台应用以来,北美已钻出350万口油气井。由于在引入井许可标准之前已经钻了很多井,因此这个数字可能更高,预估达到400万。

理想情况下,一口井的生命周期到达尽头后,应对其进行正确封堵,防止泄漏和污染,然后随后才可将其视为长停井。但是,这些年来,许多井只是采用原木封堵,没有达到当今的封堵标准,不负责任的所有人甚至不进行封盖就废弃了事。关于废弃井污染地下水供应,排放沼气,对居民区和农田造成潜在的爆炸和污染危害,相关人员已经进行了大量的研究,并撰写多篇文章。没有人知道美国有多少废弃井,但据估计,这一数字仍在200万左右。这些井中有许多被称为“孤儿井”,因为它们无法追溯到所有人,或者负责该井的公司已经倒闭。

俄亥俄州孤儿井计划成立于1977年,是美国为封堵不当废弃的石油和天然气井而设立的组织之一。俄亥俄州这一计划得到了该州油气生产采掘税的部分资助,该计划已经封堵了1000多口油井。孤儿井计划负责封堵闲置井和孤儿井,修复陆地表面,纠正可能造成健康或安全隐患的情况。

目前封堵技术已经显著进步,采用水泥和机械屏障来确保井与地下水和地表完全隔离。


俄亥俄州孤儿井行动计划

2015年4月,俄亥俄州自然资源部(ODNR)的检查专员回复了哥伦比亚天然气公司的电话,注意到Cuyahoga县(俄亥俄州克利夫兰)房屋内的天然气。大约5天后,房屋中的气体读数已基本消失,该房屋可认定为对居民安全。

2015年6月进行的跟进调查显示,该房产前院中有一个旧的油气井,在这块土地进行住房开发之前很久,该井就已钻成了。

ODNR油气资源管理部门获得的记录表明,该井于1936年钻成,深度达到2743英尺,钻探完成后,立即作为“干孔”封堵起来。最初封堵井孔时,大部分套管已移除。将砾石放在2743英尺至2580英尺的井中,然后在砾石顶部安装一个木制干孔塞。在此木塞顶部放置了更多碎石,并在2557英尺处的碎石顶部安装了一个铸铁球。即使封堵到位,还是检测到了泄漏,必须重新封堵井孔。

正确封井是一项复杂工作,该项目的工作范围包括通知和保护当地市民,考虑现有公用事业,与孤儿井检查员和地方当局的协调工作,与俄亥俄州公用事业保护服务局和俄亥俄州石油与石油公司的协调工作以及天然气生产商的地下保护服务。

必须制定应急计划。这些插井项目的每个步骤都遵循预设的工作范围,并带有详细的规范。这个名为Cuyahoga#2的特殊项目由俄亥俄州孤儿井计划竞标,由GonzOil(俄亥俄州)赢得并执行。GonzOil是俄亥俄州较大的油气井封堵承包商之一,专门从事困难的井堵情况。

简单而可靠的气体监测要求
在工作范围内,制定了空气监测规范:

“承包商将建立一个无线监测系统(最多8个通道),用于监测以下因素:甲烷(CH4),爆炸下限(LEL),氧饱和度(O2),一氧化碳(CO)和硫化氢(H2S)。这些因素应在封堵操作以及住宅的外部周边和内部地下室角落附近进行监测。在项目期间,承包商将提供24小时无线监测,以确保市民,工人和公共安全。应根据位置,时间和测量结果记录结果,直到封堵材料被放置妥善且未检测到气体迁移或释放为止。” 

为确定合适的气体监测解决方案,GonzOil总裁Douglas Gonzalez联系了英思科。GonzOil从英思科带来了8台带有LENS无线功能的Radius BZ1区域监测仪。将它们放置在工作场所周围以及住宅内,住宅距离井场仅12英尺。工地安全是重中之重,因为房主和他们的孩子决定在整个为期两周的项目中留在其住所中。

Radius BZ1区域监测仪可以同时提供多达7种气体的读数。借助其18个兼容的传感器,该仪器能够监测氧气以及多种有毒气体和可燃气体。

Radius BZ1可在室外和室内使用,用于需要工人或工作场所周边、围栏、密闭空间监测或单个设备的应用。

借助英思科公司LENS无线技术,监测仪可以自动连接并成为对等组网的一部分。这些监测仪与该组中的其他监测仪通信并共享数据。监测仪可自定义的警报操作消息(例如“撤离”或“通风”),工作人员在看到屏幕后都可以迅速采取适当措施。

Radius BZ1区域监测仪由SafeCore模块和Radius基座组成。安装在Radius基座中时,SafeCore模块将用作仪器的中央处理单元。它包含气体传感器、电子设备、固件、数据日志、设置、无线电、时钟和时钟电池以及用于仪器抽吸泵。


CUYAHOGA2号井封堵项目
空气监测要求 Radius BZ1
无线监测系统(最多8个通道) LENS无线技术提供开箱即用的仪器到仪器通信,无需进行IT设置、许可、软件或基础架构要求。
LEL甲烷、O2、CO、H2S Radius BZ1可同时提供多达7种气体的读数。
放置在封堵作业周围,外围周边,住宅地下室角落 在封堵盘周围放置了四个监测仪,在住宅地下室角落放置四个监测仪。
24小时监测 单独用一个装有电池的Radius基座,并轮流使用。设备电池达到确定的电量水平时,将该设备的SafeCore模块放置在电池充满电的基座中,并将电池电量低的基座用外部电源进行充电。充电后,将其与下一个正常工作的SafeCore模块一起关闭。该过程确保了在项目进行期间的24小时监测。
记录结果 Radius BZ1每秒都会获取气体读数,并按可设置的时间间隔来记录与读数相关的数据。该仪器具有大约90天的数据存储能力,最多可以存储60个警报,30个报错,以及250个手动标定和通气测试。

Radius基座还用作用户界面,包括仪器的按钮、显示屏以及视觉和听觉警报指示器信号。Radius BZ1典型运行时间为7天(168小时)。

Radius BZ1可简单快捷地投入使用。无需处理任何IT设置、许可证、软件或基础架构。Radius开箱即用,通过LENS 无线技术,可连接至同等群组中的任何其他Radius BZ1监测仪。

 “ODNR的合同要求付出巨大努力以保护房主、工人和广大公众。Radius BZ1易于安装和操作,使我们无需再担心气体风险,从而可以更加专注地对这口孤儿井进行封堵.” Gonzalez先生表示,“我们的专长在于油井的钻探、清除障碍物和封堵工作。做自己擅长的事情使我们很有安全感。”
 

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