本實用新型屬于氣井工藝試驗技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種天然氣井工藝試驗系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前氣井增產(chǎn)改造后返排率低，生產(chǎn)過程中井底積液，節(jié)流器、氣舉閥失效嚴(yán)重，已成為困擾氣田生產(chǎn)的主要因素，井下作業(yè)過程中的誘噴排液、排水采氣、井下節(jié)流、氣井修井等作業(yè)工藝一直因為缺乏必要的的試驗平臺而無法實現(xiàn)參數(shù)優(yōu)化與效果驗證，技術(shù)多年躊躇不前，氣井帶壓作業(yè)、連續(xù)油管作業(yè)等新工藝新技術(shù)直接上井試驗存在較大風(fēng)險。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種天然氣井工藝試驗系統(tǒng)，可以進(jìn)行氣井全生命周期工藝模擬及工程試驗，包括氣井壓后排液、低壓氣井誘噴排液、排水采氣、井下節(jié)流、修井工藝等施工工藝驗證性試驗與作業(yè)參數(shù)優(yōu)化，以及帶壓作業(yè)、連續(xù)油管作業(yè)工藝模擬與試驗。

為此，本實用新型提供了一種天然氣井工藝試驗系統(tǒng)，包括空氣壓縮機(jī)、水罐、儲氣井、柱塞泵、氣液混合精確控制注入系統(tǒng)、輸入管匯、工藝試驗井、節(jié)流管匯、自動分離計量系統(tǒng)、消聲過濾循環(huán)利用系統(tǒng)、污水收集、井下多點(diǎn)參數(shù)直讀測試解釋系統(tǒng)和可視化監(jiān)控操作集成系統(tǒng)，所述空氣壓縮機(jī)連接儲氣井，水罐連接柱塞泵，儲氣井和柱塞泵連接氣液混合精確控制注入系統(tǒng)，氣液混合精確控制注入系統(tǒng)、輸入管匯、工藝試驗井、節(jié)流管匯、自動分離計量系統(tǒng)、消聲過濾循環(huán)利用系統(tǒng)和污水收集依次串聯(lián)連接，消聲過濾循環(huán)利用系統(tǒng)連接水罐，儲氣井、柱塞泵、氣液混合精確控制注入系統(tǒng)和井下多點(diǎn)參數(shù)直讀測試解釋系統(tǒng)分別與可視化監(jiān)控操作集成系統(tǒng)連接。

所述的氣液混合精確控制注入系統(tǒng)工作壓力70MPa，注入流量為液量0～720m3/d，氣量1000～100000N m3/d，混合比例為液量0～100％，氣量0～100％，計量精度為液量0.5％，氣量1％。

所述的工藝試驗井為雙層套管大斜度工藝試驗井，工作壓力為70Mpa，井筒為大斜度井，井深1700m，直井段1200m和斜井段500m，垂直井深1500m，斜度80°，斜井段平緩，采用73/4〞技術(shù)套管、51/2〞施工套管和27/8〞作業(yè)油管。

所述的消聲過濾循環(huán)利用系統(tǒng)包括放空消聲系統(tǒng)和過濾系統(tǒng)，放空消聲系統(tǒng)與自動分離計量系統(tǒng)的氣體出口連接，過濾系統(tǒng)的進(jìn)口與自動分離計量系統(tǒng)的液體出口連接，過濾系統(tǒng)包括清水出口和污水出口，清水出口與水罐連接，污水出口與污水收集連接。

所述的井下多點(diǎn)參數(shù)直讀測試解釋系統(tǒng)包括井下測量短節(jié)、高速信號傳輸電纜和地面供電及數(shù)據(jù)采集控制存儲系統(tǒng)，所述的井下測量短節(jié)、高速信號傳輸電纜和地面供電及數(shù)據(jù)采集控制存儲系統(tǒng)依次串聯(lián)連接，地面供電及數(shù)據(jù)采集控制存儲系統(tǒng)和可視化監(jiān)控操作集成系統(tǒng)連接。

所述的天然氣井工藝試驗系統(tǒng)還包括攝像頭、視頻編碼器和網(wǎng)絡(luò)變換機(jī)，攝像頭、視頻編碼器、網(wǎng)絡(luò)變換機(jī)和可視化監(jiān)控操作集成系統(tǒng)依次串聯(lián)連接。

所述的井下多點(diǎn)參數(shù)直讀測試解釋系統(tǒng)最高工作壓力100MPa，最高工作溫度150℃，壓力測量范圍0～100MPa，溫度測量范圍0～150℃；地面供電及數(shù)據(jù)采集控制存儲系統(tǒng)單次連續(xù)工作30天以上。

所述的儲氣井和柱塞泵的工作壓力為70Mpa。

本實用新型的有益效果：本實用新型提供的這種天然氣井工藝試驗系統(tǒng)，包括空氣壓縮機(jī)、水罐、儲氣井、柱塞泵、氣液混合精確控制注入系統(tǒng)、輸入管匯、工藝試驗井、節(jié)流管匯、自動分離計量系統(tǒng)、消聲過濾循環(huán)利用系統(tǒng)、污水收集、井下多點(diǎn)參數(shù)直讀測試解釋系統(tǒng)和可視化監(jiān)控操作集成系統(tǒng)，所述空氣壓縮機(jī)連接儲氣井，水罐連接柱塞泵，儲氣井和柱塞泵連接氣液混合精確控制注入系統(tǒng)，氣液混合精確控制注入系統(tǒng)、輸入管匯、工藝試驗井、節(jié)流管匯、自動分離計量系統(tǒng)、消聲過濾循環(huán)利用系統(tǒng)和污水收集依次串聯(lián)連接，消聲過濾循環(huán)利用系統(tǒng)連接水罐，儲氣井、柱塞泵、氣液混合精確控制注入系統(tǒng)和井下多點(diǎn)參數(shù)直讀測試解釋系統(tǒng)分別與可視化監(jiān)控操作集成系統(tǒng)連接，因此，該天然氣井工藝試驗系統(tǒng)可以進(jìn)行氣井全生命周期工藝模擬及工程試驗，包括氣井壓后排液、低壓氣井誘噴排液、排水采氣、井下節(jié)流、修井工藝等施工工藝驗證性試驗與作業(yè)參數(shù)優(yōu)化，以及帶壓作業(yè)、連續(xù)油管作業(yè)工藝模擬與試驗。

附圖說明

以下將結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1為天然氣井工藝試驗系統(tǒng)的原理框圖。

圖2為可視化監(jiān)控操作集成系統(tǒng)原理框圖。

附圖標(biāo)記說明：101空氣壓縮機(jī)；102水罐；103儲氣井；104柱塞泵；105氣液混合精確控制注入系統(tǒng)；106輸入管匯；107工藝試驗井；108節(jié)流管匯；109自動分離計量系統(tǒng)；110消聲過濾循環(huán)利用系統(tǒng)；111污水收集；11011放空消聲系統(tǒng)；1102過濾系統(tǒng)；11021清水出口；11022污水出口；2井下多點(diǎn)參數(shù)直讀測試解釋系統(tǒng)；3可視化監(jiān)控操作集成系統(tǒng)；201井下溫度壓力多點(diǎn)測試短節(jié)；202高速信號傳輸電纜；203地面數(shù)據(jù)采集控制存儲系統(tǒng)；20攝像頭；204防爆攝像頭；205高清攝像頭；206視頻編碼器；207網(wǎng)絡(luò)變換機(jī)。

具體實施方式

實施例1：

如圖1和圖2所示，一種天然氣井工藝試驗系統(tǒng)，包括空氣壓縮機(jī)101、水罐102、儲氣井103、柱塞泵104、氣液混合精確控制注入系統(tǒng)105、輸入管匯106、工藝試驗井107、節(jié)流管匯108、自動分離計量系統(tǒng)109、消聲過濾循環(huán)利用系統(tǒng)110、污水收集111、井下多點(diǎn)參數(shù)直讀測試解釋系統(tǒng)2和可視化監(jiān)控操作集成系統(tǒng)3，所述空氣壓縮機(jī)101連接儲氣井103，水罐102連接柱塞泵104，儲氣井103和柱塞泵104連接氣液混合精確控制注入系統(tǒng)105，氣液混合精確控制注入系統(tǒng)105、輸入管匯106、工藝試驗井107、節(jié)流管匯108、自動分離計量系統(tǒng)109、消聲過濾循環(huán)利用系統(tǒng)110和污水收集111依次串聯(lián)連接，消聲過濾循環(huán)利用系統(tǒng)110連接水罐102，儲氣井103、柱塞泵104、氣液混合精確控制注入系統(tǒng)105和井下多點(diǎn)參數(shù)直讀測試解釋系統(tǒng)2分別與可視化監(jiān)控操作集成系統(tǒng)3連接。所述的氣液混合精確控制注入系統(tǒng)105、自動分離計量系統(tǒng)109、消聲過濾循環(huán)利用系統(tǒng)110、井下多點(diǎn)參數(shù)直讀測試解釋系統(tǒng)2和可視化監(jiān)控操作集成系統(tǒng)3均為現(xiàn)有技術(shù)。

模擬試驗時，空氣由空氣壓縮機(jī)101壓縮后注入儲氣井103；水罐102的水流入柱塞泵104；儲氣井103的氣體和柱塞泵104的液體注入氣液混合精確控制注入系統(tǒng)105；均勻混合后，混合氣液經(jīng)輸入管匯106注入工藝試驗井107；107工藝試驗井的返出氣液經(jīng)節(jié)流管匯108進(jìn)入自動分離計量系統(tǒng)109；經(jīng)自動分離計量系統(tǒng)109分離后氣液進(jìn)入消聲過濾循環(huán)利用系統(tǒng)110；過濾后污水由污水收集111，過濾后清水流入水罐102。本實用新型的系統(tǒng)可以氣井壓后排液、低壓氣井誘噴排液、排水采氣、井下節(jié)流、修井工藝等施工工藝驗證性試驗與作業(yè)參數(shù)優(yōu)化，以及帶壓作業(yè)、連續(xù)油管作業(yè)工藝模擬與試驗，提升工藝技術(shù)水平。

實施例2：

如圖1所示，在實施例1的基礎(chǔ)上，所述的氣液混合精確控制注入系統(tǒng)105工作壓力70MPa，注入流量為液量0～720m3/d，氣量1000～100000N m3/d，混合比例為液量0～100％，氣量0～100％，計量精度為液量0.5％，氣量1％。有利于開展理論研究及接近工況條件下的工具性能評價及工藝模擬實驗，能夠縮工藝、工具、裝備短研發(fā)進(jìn)程。所述氣液混合精確控制注入系統(tǒng)105用于試驗井試驗時，將氣、液兩相按照不同比例進(jìn)行精確調(diào)配混合，注入工藝試驗井中；所述氣液混合精確控制注入系統(tǒng)105由輸氣管匯、輸液管匯、氣液混合裝置、各控制閥與傳感器等組成，為現(xiàn)有技術(shù)。

實施例3：

如圖1所示，在實施例1－2的基礎(chǔ)上，所述的工藝試驗井107為雙層套管大斜度工藝試驗井，工作壓力為70Mpa，井筒為大斜度井，井深1700m，直井段1200m和斜井段500m，垂直井深1500m，斜度80°，斜井段平緩，采用73/4〞技術(shù)套管、51/2〞施工套管和27/8〞作業(yè)油管。用73/4〞技術(shù)套管固井，試壓合格后再下入51/2〞施工套管和27/8〞作業(yè)油管,井口采用KQ78/65-7011閥井口，模擬施工作業(yè)時由輸入管匯控制從73/4〞大環(huán)空注氣，節(jié)流管匯控制51/2〞套管小環(huán)空和作業(yè)油管內(nèi)返出氣液混合物；或者由輸入管匯從51/2〞套管小環(huán)空和作業(yè)油管內(nèi)注氣，節(jié)流管匯控制從73/4〞大環(huán)空返出氣液混合物；或者其他。

所述的儲氣井103和柱塞泵104的工作壓力為70Mpa。所述儲氣井103的工作壓力為70Mpa，井筒為直井，井深1060m，9〞5/8套管固井，27/8〞油管作為儲氣井完井管柱，井口安裝開關(guān)閥及超壓保護(hù)裝置，井口采用KQ78/65-709閥井口，儲存10-70MPa的氣源。

所述空氣壓縮機(jī)101作為供氣氣源，排氣壓力0-35MPa，可人工設(shè)定；公稱容積流量不低于5m3/min；主電機(jī)為三相異步電動機(jī)，380V，110KW；空氣壓縮機(jī)101安裝自動控制系統(tǒng)，在儲氣井注入壓縮氣體達(dá)到預(yù)定(0-35MPa)壓力后自動停泵。

所述柱塞泵104作為供液源，設(shè)計最高壓力70MPa；最大排量30m3/h；

主電機(jī)為三相異步電動機(jī)，380V，95KW；三缸柱塞泵；數(shù)字化控制變頻系統(tǒng)。

所述空氣壓縮機(jī)101、柱塞泵104、氣液混合精確控制注入系統(tǒng)105均為整體撬裝結(jié)構(gòu)，撬裝外形尺寸(長×寬×高)mm：大不于5000×2200×2300，操作簡單方便，占地面積小。

所述空氣壓縮機(jī)101、柱塞泵104、氣液混合精確控制注入系統(tǒng)105均具備遠(yuǎn)程、近程手動/自動控制系統(tǒng)，可對裝置的各個參數(shù)進(jìn)行控制、顯示和操作，近程為操作柜控制，遠(yuǎn)程為計算機(jī)控制，系統(tǒng)響應(yīng)控制命令時間小于1S,兩套系統(tǒng)可同時工作。

所述自動分離計量系統(tǒng)109具備液位自動探測、氣液分相流量數(shù)字計量和遠(yuǎn)傳；系統(tǒng)壓力及溫度遠(yuǎn)傳監(jiān)控、高低壓報警；雙級泄壓等功能；所述自動分離計量系統(tǒng)109內(nèi)部液位高度可通過磁翻板液位計來感應(yīng)，通過液位變送器將液位信號轉(zhuǎn)換成4～20mA電信號，傳送至控制終端后通過控制程序調(diào)節(jié)電動調(diào)節(jié)閥的開度，實現(xiàn)液體自動排放；

儲氣井103，工藝試驗井107與所有裝置的管路采用27/8〞外加厚油管連接，地下水泥溝道鋪設(shè)。

本實用新型的系統(tǒng)工藝試驗井為大斜度井，井深1700m，工藝試驗井107、儲氣井103及系統(tǒng)配套設(shè)計工作壓力為70Mpa，有利于開展理論研究及接近工況條件下的工具性能評價及工藝模擬實驗，能夠縮工藝、工具、裝備短研發(fā)進(jìn)程。

實施例4

如圖1所示，在實施例1-3的基礎(chǔ)上，所述的消聲過濾循環(huán)利用系統(tǒng)110包括放空消聲系統(tǒng)11011和過濾系統(tǒng)1102，放空消聲系統(tǒng)11011與自動分離計量系統(tǒng)109的氣體出口連接，過濾系統(tǒng)1102的進(jìn)口與自動分離計量系統(tǒng)109的液體出口連接，過濾系統(tǒng)1102包括清水出口11021和污水出口11022，清水出口11021與水罐102連接，污水出口11022與污水收集111連接。所述消聲過濾循環(huán)利用系統(tǒng)110用于試驗井試驗時，分別處理經(jīng)兩相分離器分離后的返出氣液，液體過濾處理后循環(huán)利用，氣體進(jìn)行放空消聲處理；所述消聲過濾循環(huán)利用系統(tǒng)110為現(xiàn)有技術(shù)，由水泵、排污泵、立式吸吮式全自動自清洗過濾器、消聲器、管路、閘閥門、電氣系統(tǒng)、壓力表、撬裝底座等部分組成。所述消聲過濾循環(huán)利用系統(tǒng)110過濾器過濾精度為10um，過濾流量不小于60m3/h，自動清洗；水泵流量為25m3/h；消聲器排量80m3/min，消聲器周邊1米處噪聲小于60db；撬裝結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)簡單，測量精確，噪聲污染小，循環(huán)再生，綠色環(huán)保。

所述的放空消聲系統(tǒng)11011和過濾系統(tǒng)1102均為現(xiàn)有技術(shù)。

實施例5

如圖2所示，在實施例1-4的基礎(chǔ)上，所述的井下多點(diǎn)參數(shù)直讀測試解釋系統(tǒng)2包括井下測量短節(jié)201、高速信號傳輸電纜202和地面供電及數(shù)據(jù)采集控制存儲系統(tǒng)203，所述的井下測量短節(jié)201、高速信號傳輸電纜202和地面供電及數(shù)據(jù)采集控制存儲系統(tǒng)203依次串聯(lián)連接，地面供電及數(shù)據(jù)采集控制存儲系統(tǒng)203和可視化監(jiān)控操作集成系統(tǒng)3連接。所述的井下多點(diǎn)參數(shù)直讀測試解釋系統(tǒng)2最高工作壓力100MPa，最高工作溫度150℃，壓力測量范圍0～100MPa，溫度測量范圍0～150℃；地面供電及數(shù)據(jù)采集控制存儲系統(tǒng)203單次連續(xù)工作30天以上。所述井下多點(diǎn)參數(shù)直讀測試解釋系統(tǒng)2由10個井下測量短節(jié)201、高速信號傳輸電纜202、地面供電及數(shù)據(jù)采集控制存儲系統(tǒng)203、實時數(shù)據(jù)采集、繪圖及解釋系統(tǒng)組成；井下多點(diǎn)參數(shù)直讀測試解釋系統(tǒng)2用于工藝試驗井107試驗時，通過在工藝試驗井107內(nèi)不同的深度安裝多個全通徑井下測量短節(jié)201，實時監(jiān)測油管內(nèi)，油管和套管間流體壓力和溫度值，可實現(xiàn)過程檢測、評價和解釋。所述的地面供電及數(shù)據(jù)采集控制存儲系統(tǒng)203為現(xiàn)有技術(shù)。

實施例6

如圖2所示，在實施例1-5的基礎(chǔ)上，所述的天然氣井工藝試驗系統(tǒng)還包括攝像頭20、視頻編碼器206和網(wǎng)絡(luò)變換機(jī)207，攝像頭20、視頻編碼器206、網(wǎng)絡(luò)變換機(jī)207和可視化監(jiān)控操作集成系統(tǒng)3依次串聯(lián)連接。所述的攝像頭20為防爆攝像頭204和高清攝像頭205，防爆攝像頭204和高清攝像頭205均為現(xiàn)有技術(shù)，可視化監(jiān)控操作集成系統(tǒng)3可以測試、控制、顯示空氣壓縮機(jī)101、井下溫度壓力多點(diǎn)測試短節(jié)201、高速信號傳輸電纜202、地面數(shù)據(jù)采集控制存儲系統(tǒng)203、爆攝像頭204、高清攝像頭205、視頻編碼器206、網(wǎng)絡(luò)變換機(jī)的工作狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)207；可視化監(jiān)控操作集成系統(tǒng)3與各執(zhí)行裝備間控制信號的傳輸通道采用4〞以上鋼管，地下暗道鋪設(shè)；所述可視化監(jiān)控操作集成系統(tǒng)3集裝備控制、參數(shù)調(diào)節(jié)、信息監(jiān)控、效果分析、觀摩培訓(xùn)為一體，能對井口、裝備、管匯、閥門等的情況、運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測、控制、調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)實時采集、存儲、分析，可以實時監(jiān)控軟件可以二維動畫形式直觀顯示分離器的組成構(gòu)件、各部分的實時工作狀態(tài)、各部分的實時運(yùn)行參數(shù)。模擬試驗時，井下溫度壓力多點(diǎn)測試短節(jié)201的測試信號經(jīng)高速信號傳輸電纜202和地面數(shù)據(jù)采集控制存儲系統(tǒng)203傳輸?shù)娇梢暬O(jiān)控操作集成系統(tǒng)3；防爆攝像頭204和高清攝像頭205將視頻信號經(jīng)視頻編碼器206和網(wǎng)絡(luò)變換機(jī)207輸?shù)娇梢暬O(jiān)控操作集成系統(tǒng)3。高速信號傳輸電纜202為現(xiàn)有技術(shù)。

本實用新型的有益效果是：

1.本實用新型的系統(tǒng)工藝試驗井107為大斜度井，井深1700m，工藝試驗井、儲氣井及系統(tǒng)配套設(shè)計工作壓力為70Mpa，有利于開展理論研究及接近工況條件下的工具性能評價及工藝模擬實驗，能夠縮工藝、工具、裝備短研發(fā)進(jìn)程。

2.本實用新型的系統(tǒng)可以氣井壓后排液、低壓氣井誘噴排液、排水采氣、井下節(jié)流、修井工藝等施工工藝驗證性試驗與作業(yè)參數(shù)優(yōu)化，以及帶壓作業(yè)、連續(xù)油管作業(yè)工藝模擬與試驗，提升工藝技術(shù)水平。

3.本實用新型的系統(tǒng)中可視化監(jiān)控操作集成系統(tǒng)3集裝備控制、參數(shù)調(diào)節(jié)、信息監(jiān)控、效果分析、觀摩培訓(xùn)為一體，能對井口、裝備、管匯、閥門等的情況、運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測、控制、調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)實時采集、存儲、分析。

4.本實用新型的系統(tǒng)所有設(shè)備均為撬架結(jié)構(gòu)，方便運(yùn)輸和安裝。

5.本實用新型的系統(tǒng)中高壓設(shè)備均具備遠(yuǎn)程、近程手動/自動控制系統(tǒng)，安全性高。

本實用新型的工作原理為：

模擬試驗時，空氣由空氣壓縮機(jī)101壓縮后注入儲氣井103；水罐102的水流入柱塞泵104；儲氣井103的氣體和柱塞泵104的液體注入氣液混合精確控制注入系統(tǒng)105；均勻混合后，混合氣液經(jīng)輸入管匯106注入工藝試驗井107；107工藝試驗井的返出氣液經(jīng)節(jié)流管匯108進(jìn)入自動分離計量系統(tǒng)109；經(jīng)自動分離計量系統(tǒng)109分離后氣液進(jìn)入消聲過濾循環(huán)利用系統(tǒng)110；過濾后污水由污水收集111，過濾后清水流入水罐102。井下溫度壓力多點(diǎn)測試短節(jié)201的測試信號經(jīng)高速信號傳輸電纜202和地面數(shù)據(jù)采集控制存儲系統(tǒng)203傳輸?shù)娇梢暬O(jiān)控操作集成系統(tǒng)3；防爆攝像頭204和高清攝像頭205將視頻信號經(jīng)視頻編碼器206和網(wǎng)絡(luò)變換機(jī)207輸?shù)娇梢暬O(jiān)控操作集成系統(tǒng)3。

以上例舉僅僅是對本實用新型的舉例說明，并不構(gòu)成對本實用新型的保護(hù)范圍的限制，凡是與本實用新型相同或相似的設(shè)計均屬于本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。本實施例沒有詳細(xì)敘述的部件和結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)屬本行業(yè)的公知部件和常用結(jié)構(gòu)或常用手段，這里不一一敘述。