專利名稱：低密度泡沫壓洗井技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油田壓井、洗井、沖砂、洗臘、清洗油污等低壓油井洗壓井作業(yè)技術(shù)，特別是一種低密度泡沫壓洗井技術(shù)。
背景技術(shù)：
油層出砂是油田開采過程中的常見現(xiàn)象，砂粒隨地下流體的產(chǎn)出被帶到井筒中。一部分細顆粒的砂被帶到地面，沉積在管線或罐中，需要定期清除，而顆粒較粗的砂粒則沉積在井底堆積起來。隨著地層砂的產(chǎn)出，井底堆積的粗砂顆粒越來越多，最終埋住產(chǎn)層和井下管柱，使產(chǎn)量降低，泵被磨損，不得不提前進入檢修期。因此井下砂粒堆積到一定程度，必須用液體洗井，把沉積在井底的砂粒沖出并帶到地面，這一作業(yè)稱為沖砂洗井作業(yè)。目前，在油田現(xiàn)場中多采用水基洗井液、壓井液，其特點是技術(shù)成熟、成本低廉。但是在某些油田由于長期開采，油層壓力降低很多，壓力系數(shù)降低到比水的當量壓力系數(shù)還低，在這種情況下用清水洗井，水會大量進入油層，使洗井、沖砂的效率降低，并且地層還受到了嚴重的污染。水進入低壓層使井筒中上返的液體流量和流速降低，粗砂顆粒不能有效地帶到地面，嚴重時注入水會全部進入油層而不能上返，致使洗井失敗。造成的后果是油層被嚴重污染，油井產(chǎn)量降低，油井檢修間隔縮短，油井檢修費用增加。因此，在低壓井中用常規(guī)的水基洗井、壓井是不合適的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種低密度泡沫壓洗井技術(shù)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是將高壓氮氣通過管線輸送到泡沫發(fā)生器，水基液中加入少量的化學發(fā)泡劑后通過管線輸送到泡沫發(fā)生器，泡沫發(fā)生器利用液體的壓力和流速進行旋轉(zhuǎn)攪拌，使氣體與水基液充分混合后，用肉眼觀察不到氣泡的存在為止，代替水基液注入井中。所述的高壓氮氣是用清潔的空氣經(jīng)過空氣壓縮機壓縮到1.2Mpa，通過空氣凈化系統(tǒng)進行凈化，凈化后的空氣經(jīng)電加熱器加熱到正常操作溫度46℃～60℃，通過膜分離器分離出氮氣，由氮氣增壓機加壓后制得高壓氮氣；所述的水基液是水或者是海水，并通過注塞泵輸送到泡沫發(fā)生器；所述的化學發(fā)泡劑主要成分為烷基苯磺酸鈉。在空氣凈化系統(tǒng)的空氣輸出管道上裝有壓力控制器，在膜分離器的輸出管道上裝有壓力傳感器和氮氣儲能罐，在氮氣增壓機的輸出管道上裝有止回閥和壓力傳感器，在注塞泵的輸出管道上裝有壓力傳感器和止回閥，在泡沫發(fā)生器的輸出管道上裝有密度計、流量計和止回閥。該技術(shù)中還包括以工控機為中央處理器的自動控制裝置，該裝置的信號輸入端通過A/D轉(zhuǎn)換模塊與管道上的壓力控制器、壓力傳感器、密度計、流量計、溫度傳感器連接；該裝置的輸出端分別與空氣壓縮機、電加熱器、空氣凈化系統(tǒng)、膜分離器、氮氣增壓機、泡沫發(fā)生器、注塞泵和止回閥連接。
本發(fā)明與傳統(tǒng)的攜帶液相比，他有如下優(yōu)點1.由于泡沫攜帶液中的氣體含量可以調(diào)節(jié)，這樣就可以根據(jù)工藝的需要調(diào)節(jié)密度，同時攜帶液的循環(huán)壓力比較低，因而不存在漏失問題，可用于低壓井和高漏失井。
2.由于泡沫粘度較大，其視粘度也較高，攜砂比高，因而攜砂能力較強，實驗測定泡沫流體的攜砂能力是水的10倍。
3.泡沫具有一定的吸附作用，可以解除井底附近的固相堵塞，并隨泡沫排除。
四

附圖1是本發(fā)明的一種實施方式的結(jié)構(gòu)布局圖；附圖2是自動控制部分的電路原理框圖。
五具體實施例方式參照附圖1，清潔的空氣經(jīng)過螺桿式空氣壓縮機1壓縮到1.2Mpa，通過管路進入空氣處理系統(tǒng)2，降低空氣的露點溫度和脫除壓縮空氣中可能夾帶的液體和固體顆粒雜質(zhì)。凈化后的空氣經(jīng)電加熱器加熱到正常操作溫度46℃～60℃，通過PRISM膜分離器4分離出成品氮氣。成品氮氣進入氮氣緩沖罐6，在到達0.8Mpa時，啟動氮氣增壓機8，經(jīng)壓縮形成高壓氮氣，通過止回閥9用高壓軟管輸送入泡沫發(fā)生器11。電機19帶動柱塞泵18通過止回閥12將海水注入到泡沫發(fā)生器11，泡沫發(fā)生器11利用液體的壓力和流速進行旋轉(zhuǎn)攪拌，使氣體與海水充分混合產(chǎn)生泡沫洗井液。泡沫洗井液混合后用肉眼觀察不到氣泡存在，通過止回閥15和管線進入到井口閥門組16.泡沫流體注入井中，可以是正循環(huán)，從油管注入，從套管返出；也可以是反循環(huán)，從套管注入，從油管返出。從井口返回的泡沫液體經(jīng)過自然消泡后返回水倉20。在給柱塞泵18提供水源的水罐中加入適當?shù)幕瘜W發(fā)泡劑(主要成分為烷基苯磺酸鈉)，以滿足泡沫發(fā)生器11產(chǎn)生足夠的泡沫需要。為了便于控制，在管線上布置有傳感器，包括壓力控制器3、壓力傳感器(5、10、17)和密度計13、流量計14等。所有傳感器和電器部分都通過中央控制器7自動控制。泡沫流體洗井就是利用泡沫流體粘度高、密度小、攜帶性能好的特點，將泡沫流體作為攜帶液或壓井液，液體從油管中打入，從套管返出，使井底建立低于油層的壓力稱為“負壓”，在此負壓差的作用下，依靠泡沫流體沖散井內(nèi)積砂或結(jié)蠟，以達到洗井、沖砂的目的。泡沫流體洗井可廣泛應(yīng)用于各種油氣井。
參照附圖2，自動控制部分的信號輸入端通過A/D轉(zhuǎn)換模塊與管道上的壓力控制器、壓力傳感器、密度計、流量計、溫度傳感器連接；該裝置的輸出端分別與空氣壓縮機、電加熱器、空氣凈化系統(tǒng)、膜分離器、氮氣增壓機、泡沫發(fā)生器、注塞泵和止回閥連接。
自動控制由工控計算機(工控機)為中央處理器，由各種傳感器輸入數(shù)據(jù)，根據(jù)編程對數(shù)據(jù)運算，控制各參數(shù)在誤差范圍之內(nèi)。超出誤差范圍，由計算機輸出指令，調(diào)整各變頻器或閘門的運行，調(diào)整、氣水比，滿足要求。要根據(jù)柱塞泵的排量和井下的壓力情況，計算所需的氮氣量，使液體的密度符合要求。
控制系統(tǒng)工作原理是，根據(jù)洗井設(shè)計，用理論計算軟件計算出相應(yīng)參數(shù)，計算機開始從傳感器采集數(shù)據(jù)，并根據(jù)理論模式計算參量的偏差并調(diào)整設(shè)備達到要求。如果初始參數(shù)不確切，則對比進入、反出流量，如果超差，有井涌、井漏，則調(diào)節(jié)進氣量，調(diào)節(jié)密度，實現(xiàn)壓力平衡。在開始運行時調(diào)整好參數(shù)，便不需要人工干預(yù)。
工控機作為系統(tǒng)的大腦，控制整個低密度洗井測控系統(tǒng)的自動運行，采集被控參數(shù)，進行數(shù)據(jù)處理，實時顯示被控參數(shù)曲線，根據(jù)測量偏差按照一定算法輸出控制命令，使被控參數(shù)工作在設(shè)定值上。并實時監(jiān)測設(shè)備的運行狀況，按照既定程序越線報警或自動停機，以保證人員和設(shè)備的安全?？蛇M行超壓報警、密度超標報警、溢流報警或漏失報警等。報警信號可用聲音、光訊號等。系統(tǒng)還可以根據(jù)要求存儲、打印及回放歷史數(shù)據(jù)。驅(qū)動裝置接受工控機的輸出命令驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)去控制洗井液的流量和密度。
執(zhí)行機構(gòu)主要是調(diào)節(jié)裝置。它執(zhí)行計算機的命令，調(diào)節(jié)氮氣壓縮機的出口流量(壓力)和海水泵的出口流量，返出流量，以滿足特定的氣液混合密度、流量要求。
系統(tǒng)的控制精度為密度測量與控制精度＜1％；流量測量精度＜3％；
工作溫度＜60℃；工作方式全自動。
控制軟件的主要功能是輸入作業(yè)的關(guān)鍵參數(shù)并控制這些關(guān)鍵參數(shù)在洗井全過程符合規(guī)定精度要求；集中控制設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)和起停；在非正常時能發(fā)出報警信號；緊急情況下能緊急停車，保護系統(tǒng)安全等。
軟件采用在線監(jiān)測、實施處理的方式工作。根據(jù)洗井設(shè)計，輸入關(guān)鍵參數(shù)泡沫密度的設(shè)定植。系統(tǒng)運行中，按照一定采樣時間，通過測量泡沫發(fā)生器出口的密度計輸出值與設(shè)定植比較，軟件輸出控制信號來調(diào)節(jié)增壓機電機轉(zhuǎn)速增加或減少氮氣量，改變泡沫密度。達到設(shè)定值規(guī)定的精度，軟件控制電機穩(wěn)定運行。當外界條件變化，軟件在一定的反應(yīng)時間內(nèi)進行調(diào)節(jié)。反應(yīng)時間受機組設(shè)備慣性和氣體管線容量影響，一般在幾十秒鐘到幾秒鐘。
數(shù)據(jù)采集的時間可根據(jù)需要設(shè)定，應(yīng)在一定生產(chǎn)試驗的基礎(chǔ)上確定，采樣速度過低，控制精度低，采樣速度過高，系統(tǒng)調(diào)節(jié)頻繁，會引起設(shè)備運轉(zhuǎn)頻繁變動，降低安全性和壽命。
軟件的關(guān)鍵數(shù)值應(yīng)在生產(chǎn)過程中測試后調(diào)整。軟件在機組地面組裝完成后試運行，在生產(chǎn)過程中完善。軟件的測試周期在一個月的生產(chǎn)或3—4口井運行中完成。在工控機屏幕上顯示設(shè)計參數(shù)和實時顯示泡沫液體的流量、壓力、密度等。在工控機上可存儲有關(guān)數(shù)據(jù)，并能根據(jù)需要打印報表。
權(quán)利要求
1一種低密度泡沫壓洗井技術(shù)，其特征是將高壓氮氣通過管線輸送到泡沫發(fā)生器，水基液中加入少量的化學發(fā)泡劑后通過管線輸送到泡沫發(fā)生器，泡沫發(fā)生器利用液體的壓力和流速進行旋轉(zhuǎn)攪拌，使氣體與水基液充分混合后，用肉眼觀察不到氣泡的存在為止，代替水基液注入井中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低密度泡沫壓洗井技術(shù)，其特征是所述的高壓氮氣是用清潔的空氣經(jīng)過空氣壓縮機壓縮到1.2Mpa，通過空氣凈化系統(tǒng)進行凈化，凈化后的空氣經(jīng)電加熱器加熱到正常操作溫度46℃～60℃，通過膜分離器分離出氮氣，由氮氣增壓機加壓后制得高壓氮氣；所述的水基液是水或者是海水，并通過注塞泵輸送到泡沫發(fā)生器；所述的化學發(fā)泡劑主要成分為烷基苯磺酸鈉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低密度泡沫壓洗井技術(shù)，其特征是在空氣凈化系統(tǒng)的空氣輸出管道上裝有壓力控制器，在膜分離器的輸出管道上裝有壓力傳感器和氮氣儲能罐，在氮氣增壓機的輸出管道上裝有止回閥和壓力傳感器，在注塞泵的輸出管道上裝有壓力傳感器和止回閥，在泡沫發(fā)生器的輸出管道上裝有密度計、流量計和止回閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低密度泡沫壓洗井技術(shù)，其特征是該技術(shù)中還包括以工控機為中央處理器的控制裝置，該裝置的信號輸入端通過A/D轉(zhuǎn)換模塊與管道上的壓力控制器、壓力傳感器、密度計、流量計、溫度傳感器連接；該裝置的輸出端分別與空氣壓縮機、電加熱器、空氣凈化系統(tǒng)、膜分離器、氮氣增壓機、泡沫發(fā)生器、注塞泵和止回閥連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低密度泡沫壓洗井技術(shù)。本發(fā)明的技術(shù)方案是將高壓氮氣通過管線輸送到泡沫發(fā)生器，水基液中加入少量的化學發(fā)泡劑后通過管線輸送到泡沫發(fā)生器，泡沫發(fā)生器利用液體的壓力和流速進行旋轉(zhuǎn)攪拌，使氣體與水基液充分混合后，用肉眼觀察不到氣泡的存在為止，代替水基液注入井中。本發(fā)明與傳統(tǒng)的攜帶液相比具有如下優(yōu)點由于泡沫攜帶液中的氣體含量可以調(diào)節(jié)，這樣就可以根據(jù)工藝的需要調(diào)節(jié)密度，同時攜帶液的循環(huán)壓力比較低，因而不存在漏失問題，可用于低壓井和高漏失井。由于泡沫粘度較大，其視粘度也較高，攜砂比高，因而攜砂能力較強，實驗測定泡沫流體的攜砂能力是水的10倍。泡沫具有一定的吸附作用，可以解除井底附近的固相堵塞，并隨泡沫排除。
文檔編號E21B21/00GK1782322SQ20051004421
公開日2006年6月7日 申請日期2005年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月3日
發(fā)明者李兆敏, 王德新, 楊憲, 楊子正 申請人:山東恒業(yè)石油新技術(shù)應(yīng)用有限公司