一種環空帶壓診斷裝置及方法

2023-06-19 05:26:46

一種環空帶壓診斷裝置及方法
【專利摘要】本發明提出了一種環空帶壓診斷裝置及方法，該裝置包括：用於監測環空內液面的液面監測儀，用於監測壓力的壓力傳感器，用於監測放噴流量的流量計。其中在井口套壓考克處安裝有一四通，四通接用於環空液面監測的發射槍，用於監測壓力的壓力傳感器，以及用於放氣的高壓管線閥門，在高壓管線閥門上裝有流量計和壓力傳感器。方法包括：通過液面監測儀監測當前環空內的液面高度，並根據液面距離井口的高度計算出當前環空的容積；開啟設置於套管四通處的閥門進行放噴，並通過流量計計算放噴氣體的體積；通過設置於閥門處的壓力傳感器監測放噴、停止放噴後壓力變化，持續通過液面監測儀監測當前環空內的液面高度以判斷環空是否有洩漏。
【專利說明】一種環空帶壓診斷裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種油氣井生產測試【技術領域】，尤其是指一種環空帶壓診斷裝置及方法。
【背景技術】
[0002]在進行油氣井生產測試時，為了防止鑽井中的腐蝕性氣體(例如H2S)洩漏進環空，通常都會採用加注環控保護液的方式對套管進行保護，防止腐蝕性氣體在井口附近積聚腐蝕套管。
[0003]但是現有技術中，因普光氣田產井普遍含H2S氣體較高，部分高達10%以上。高含硫氣體洩漏進環空，在井口附近聚積，最終腐蝕套管。前期採用的加注環空保護液的方法，對套管進行保護。
[0004]但是這種方式有可能由於以下情況導致保護液無法對環空進行保護:生產管柱滲漏導致環空保護液漏失井、套管柱發生滲漏導致環空保護液漏失井、環空保護液未加注滿井、環空保護液性能指標不合格井。經過分析後發現，存在上述洩漏主要是由於環空發生洩漏。因此如何監控環空是否發生了洩漏以及洩漏的程度對於安全生產至關重要。

【發明內容】
[0005]針對現有技術中存在的缺陷和不足，本發明的目的是提出一種結構更為合理，現場操作更為方便直觀，並能夠監控環空是否洩露的環空帶壓診斷裝置及方法。
[0006]為了達到上述目的，本發明提出了一種環空帶壓診斷裝置，包括::用於監測壓力的壓力傳感器，用於監測放噴流量的流量計；其中在井口套壓考克處安裝有一四通，四通連接用於環空液面監測的液面監測儀的發射槍、用於監測壓力的壓力傳感器、以及用於放氣的高壓管線閥門；在高壓管線閥門上裝有流量計和壓力傳感器。
[0007]其中，所述液面監測儀包括用於發射聲波信號的聲波發生器，用於接收返回的聲波信號的聲波接收器，用於對所述返回的信號進行濾波的濾波器，以及用於根據所述濾波器濾波後的信號獲取液面信息的處理器。
[0008]其中，所述濾波器為低頻濾波器和高頻濾波器；所述低頻濾波器和高頻濾波器分別電連接所述聲波接收器以使所述聲波接收器將接收到的信號分別發送到所述低頻濾波器和高頻濾波器；所述低頻濾波器和高頻濾波器分別電連接所述處理器。
[0009]其中，所述脈衝發生器包括:用於產生聲波脈衝的發射槍，發射槍通過環空內壓力與發射槍之間的壓差作用產生聲波。
[0010]其中，所述發射槍設有充氣口、氣體洩壓口，以及聲波信號發射口，所述充氣口和氣體洩壓口通過所述內腔導通，所述發射槍聲波信號發射口處設有控制所述聲波開啟/關閉的閥門。
[0011]本發明實施例還提出了一種應用如前任意一項所述的裝置對環空帶壓進行診斷的方法，包括:[0012]步驟1、通過液面監測儀監測當前油井管和環空內的液面高度，並根據液面距離井口的高度計算出當前環空的容積；
[0013]步驟2、開啟設置於套管四通處的閥門進行放噴，並通過流量計計算放噴氣體的體積
[0014]步驟3、通過設置於閥門處的壓力傳感器監測放噴、停止放噴後壓力變化，持續通過液面監測儀監測當前環空內的液面高度以判斷環空是否有洩漏。
[0015]步驟4、根據油井和環空壓力變化，以及各個環空內液面變化，確定油井與各個環空之間是否發生洩露。
[0016]步驟5、根據監測環空容積和壓力要求，確定注入氮氣量。
[0017]本發明實施例提供的技術方案的有益效果是:本發明提出的裝置和方法，可以對生產氣井環空進行監測，以防止環空發洩洩露導致對套管的腐蝕損壞。同時本發明結構簡單，很容易在現場推廣，無需增加過多設備。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為液面監測工作示意圖；
[0019]圖2為本發明實施例的結構示意圖；
[0020]圖3為本發明實施例的環空帶壓診斷方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本發明優選實施例一做進一步說明。
[0022]本發明提出了一種環空帶壓診斷裝置，包括:用於監測壓力的壓力傳感器，用於監測放噴流量的流量計。其中在井口套壓考克處安裝有一四通，四通接用於環空液面監測的發射槍，用於監測壓力的壓力傳感器，以及用於放噴的高壓管線閥門，在高壓管線閥門上裝有流量計和壓力傳感器。
[0023]如圖2所示的，該系統包括了:
[0024]套管四通的考克1:從該處進行診斷，動用的井口設備最少，最方便；
[0025]四通2:和考克I的接口要匹配，一般是AC高壓扣，或1/2" NPT ft ；
[0026]壓力傳感器3:用來監測井口套壓。一般至少要監測A環空和B環空的套壓。油壓可由油壓表直接讀出來；
[0027]液面監測設備4:用來監測液面，監測次數根據需要而定，一般一小時監測一次並記錄分析；
[0028]考克5:用於監測液面時，密封監測通道；
[0029]考克6:用來調流量，採用用0.5"針閥式的；
[0030]流量計7:用來監測流量。為了監測精確，可用不同量程的備用。量程範圍在10-5000m3/d。
[0031]信號轉換裝置8:用來將壓力傳感器和流量計監測的信號轉換成電腦可識別的數位訊號；
[0032]終端處理9:通過電腦軟體作圖，顯示監測數據，以便即時診斷。
[0033]放噴10:將含有H2S的氣體引到井場外放噴。[0034]井口蓋11:測量井口蓋到四通考克的空間，以便判斷是否需要將發射槍進行轉向。一般，垂直接在考克上時，監測效果最好。但空間受限時，不得不將發射槍轉換成水平位置的以保證槍能安裝上去。
[0035]井場12:考克6和流量計7引到井場外，方便操作。
[0036]如圖1所示，所述液面監測裝包括包括:用於產生聲波脈衝的發射槍11、用於以及連接所述發射槍的氮氣氣瓶或二氧化碳氣瓶2、用於接收處理聲波信號的監測儀13，監測儀13通過連線與發射槍11相連。發射槍11固定在四通上。
[0037]在使用時，可以通過發射槍產生一個聲波脈衝，對套管裡氣體形成聲波脈衝。聲波在套管裡的氣體中傳播，有一部分會在油管接頭、油管錨和套管穿孔等截面變化的地方反射回來；另一部分則在氣液界面處反射回來。井口的接收器脈衝接收器接收到反射信號後，通過濾波器過濾後發送給處理器。
[0038]由於聲波脈衝信號在氣體中傳播，遇到不同規則的障礙物發射回來的能量是不一樣的。設置為雙通道，即過濾器可以為低頻濾波器和高頻濾波器；所述低頻濾波器和高頻濾波器分別電連接所述聲波接收器以使所述接收器將接收到的信號分別發送到所述低頻濾波器和高頻濾波器；所述低頻濾波器和高頻濾波器分別電連接所述處理器。其中，低頻濾波器和高頻濾波器分別連接一個放大電路，以進行信號放大。這樣就可以在進行液面監測的同時，也監測井內接箍或其它障礙物。
[0039]其中，所述發射槍設有充氣口、氣體洩壓口，以及聲波信號發射口，所述充氣口和氣體洩壓口通過所述內腔導通，所述發射槍聲波信號發射口處設有控制所述聲波開啟/關閉的閥門。
[0040]在工作時，發射槍固定在四通上，發射槍通過壓差作用發出聲波信號。聲波信號反饋回來有兩組信息，一組是套管(鑽柱)接箍信號，一組是液面信號。通過發射槍的麥克風接收、反饋至濾波器過濾雜波、信息處理器處理放大。處理器是雙通道處理器，一個通道處理套管(鑽柱)接箍信號，另一通道處理液面信號。最後這兩組信號處理成兩組麴錢列印出來，工程人員讀取曲線、計算出液面深度。
[0041]其中，本發明實施例的液面監測儀，其工作原理是:
[0042]發射信號:發射槍通過壓差作用產生聲波在井筒中傳播、反射。
[0043]接收處理:液面監測儀通過連線與發射槍相連，接收接箍、障礙物或液面反射信號並分別處理。
[0044]信號解釋:通過監測曲線找到液面位置，並計算液面深度。
[0045]其中，計算液面深度的方式主要有兩種方法:
[0046]接箍法:將液面信號和接箍信號與實際下井管串對比。
[0047]聲速法:通過溫度T、壓力P以及氣相成分等，計算出聲速V，再利用監測曲線上的時間t，從而計算出液面位置H。因井溫從上往下是變化的，考慮氣柱壓力時，壓力也是變化的，要準確計算出液面位置，需要進行數值計算。
[0048]本發明實施例還包括:四通:四通連接在考克上，其作用如下:將發射槍的安裝位置由垂直變成水平，以保證受限空間能安裝發射槍；通過連接高壓管線對環空內氣體進行放噴；安裝壓力傳感器監測環空壓力。
[0049]四通內通孔5_8mm，材質要求防硫。根據普光氣田現有採油樹考克類型，可將四通接考克處的扣型加工成1/2 " NPT，再做一個1/2 " NPT母轉M20 X 1.5公和一個1/2 " NPT母轉11/8" AE公的兩個接頭，接頭材質和四通一樣。
[0050]壓力表(壓力傳感器):壓力表要求防硫。壓力級別為50MPa。壓力表要有連線接到電腦，能同時進行數據轉換。
[0051]氣體流量計:安裝在四通連接高壓管線處。考慮井下氣柱體積及稀釋到空氣中時的流量，以及放噴時間，從而確定流量計量程。因為壓力表前有考克可調控壓力，所以，該表承壓能力要求不高，30MPa即可。流量計量程範圍根據環空內氣體體積情況以及放噴速度而定，現場可準備不同量程的氣體流量計備用。
[0052]高壓管線:壓力級別50MPa，材質防硫。長度要足夠連接到井場外放噴。同時要有三通來裝考克和流量計。因為氣體是通過鑽井四通上的考克放出來的，所以，該管線內徑5-8mm即可。同時還要配有高壓快速接頭。
[0053]針形閥(考克):用來調節放噴流量。同時，液面監測時要求有密封通道，該閥用來封堵四通的另一端。材質要求防硫，壓力級別為50MPa。
[0054]本發明實施例還提出了一種應用前述的裝置對環空帶壓進行診斷的方法，其流程如圖3所示的,包括:
[0055]步驟1、通過液面監測儀監測當前油井管和環空內的液面高度，並根據液面距離井口的高度計算出當前環空的容積；
[0056]步驟2、開啟設置於套管四通處的閥門進行放噴，並通過流量計計算放噴氣體的體積
[0057]步驟3、通過設置於閥門處的壓力傳感器監測放噴、停止放噴後壓力變化，持續通過液面監測儀監測當前環空內的液面高度以判斷環空是否有洩漏。
[0058]步驟4、根據油井和環空壓力變化，以及各個環空內液面變化，確定油井與各個環空之間是否發生洩露。
[0059]步驟5、根據監測環空容積和壓力要求，確定注入氮氣量。
[0060]當然，本發明還可有其他實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，所屬【技術領域】的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明的權利要求的保護範圍。
【權利要求】
1.一種環空帶壓診斷裝置，其特徵在於，包括:用於監測壓力的壓力傳感器，用於監測放噴流量的流量計；其中在井口套壓考克處安裝有一四通，四通連接用於環空液面監測的液面監測儀的發射槍、用於監測壓力的壓力傳感器、以及用於放氣的高壓管線閥門；在高壓管線閥門上裝有流量計和壓力傳感器。
2.根據權利要求1所述的環空帶壓診斷裝置，其特徵在於，所述液面監測儀包括用於發射聲波信號的發射槍，用於接收返回的聲波信號的接收器，用於對所述返回的聲波信號進行濾波的濾波器，以及用於根據所述濾波器濾波後的信號獲取液面信息的處理器。
3.根據權利要求2所述的環空帶壓診斷裝置，其特徵在於，所述濾波器為低頻濾波器和高頻濾波器；所述低頻濾波器和高頻濾波器分別電連接所述聲波接收器以使所述聲波接收器將接收到的信號分別發送到所述低頻濾波器和高頻濾波器；所述低頻濾波器和高頻濾波器分別電連接所述處理器。
4.根據權利要求3所述的環空帶壓診斷裝置，其特徵在於，所述脈衝發生器包括:用於產生聲波脈衝的發射槍，以及連接所述發射槍的氮氣氣瓶或二氧化碳氣瓶。
5.根據權利要求4所述的環空帶壓診斷裝置，其特徵在於，所述發射槍設有充氣口、氣體洩壓口，以及聲波信號發射口，所述充氣口和氣體洩壓口通過所述內腔導通，所述發射槍聲波信號發射口處設有控制所述聲波開啟/關閉的閥門。
6.一種應用如權利要求1-5任一項所述的裝置對環空帶壓進行診斷的方法，包括: 步驟1、通過液面監測儀監測當前油井管和環空內的液面高度，並根據液面距離井口的高度計算出當前環空的容積； 步驟2、開啟設置於套管四通處的閥門進行放噴，並通過流量計計算放噴氣體的體積 步驟3、通過設置於閥門處的壓力傳感器監測放噴、停止放噴後壓力變化，持續通過液面監測儀監測當前環空內的液面高度以判斷環空是否有洩漏。 步驟4、根據油井和環空壓力變化，以及各個環空內液面變化，確定油井與各個環空之間是否發生洩露。 步驟5、根據監測環空容積和壓力要求，確定注入氮氣量。
【文檔編號】E21B47/18GK103726834SQ201210379885
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年10月10日 優先權日:2012年10月10日
【發明者】徐開放, 賀志剛 申請人:北京格瑞迪斯石油技術有限公司