一種氣井油套環(huán)空安全管控裝置及其管控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣井油套環(huán)空安全管控裝置及其管控方法，屬于油氣井安全技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油天然氣工業(yè)的發(fā)展，天然氣井生產(chǎn)大都面臨高溫、高壓或高含腐蝕性氣體的井下環(huán)境。國內(nèi)外氣井油套環(huán)空、技管環(huán)空等環(huán)空異常帶壓現(xiàn)象逐漸增多，環(huán)空帶壓(SCP)是指井口處的環(huán)空壓力經(jīng)過卸壓后又重新恢復(fù)到卸壓前壓力水平的現(xiàn)象。油氣井都是由很多層套管組成的，構(gòu)成若干個環(huán)形空間。根據(jù)環(huán)空所處位置不同，可以將環(huán)空由內(nèi)到外依次表示為A環(huán)空、B環(huán)空、C環(huán)空。A環(huán)空表示油管和生產(chǎn)套管之間的環(huán)空，B環(huán)空表示生產(chǎn)套管和與之相鄰的上一層中間套管之間的環(huán)空，之后往上按字母順序依次表示每層套管和與之相鄰的上一層套管之間的環(huán)空。氣井環(huán)空帶壓產(chǎn)生的主要原因有:溫度導(dǎo)致環(huán)空流體熱膨脹誘發(fā)的環(huán)空帶壓、井下作業(yè)施加的環(huán)空帶壓、環(huán)空竄流誘發(fā)的環(huán)空帶壓以及密封失效導(dǎo)致的環(huán)空帶壓。氣井環(huán)空帶壓影響井筒完整性，嚴(yán)重危及井筒本質(zhì)安全，是全世界石油工業(yè)界面臨的共同難題和安全問題。
[0003]目前，保護(hù)氣井油套環(huán)空、減少環(huán)空帶壓發(fā)生的主要技術(shù)措施向油套環(huán)空中加注環(huán)空保護(hù)液，它具有殺菌、除垢、緩蝕的作用，同時能降低油管與環(huán)空之間的壓差，減輕套管頭和封隔器承受的壓力。對于部分氣井仍出現(xiàn)的環(huán)空帶壓情況，通常采用的手段是將環(huán)空直接放噴泄壓。但這些措施還不夠完善，一是缺乏環(huán)空保護(hù)液液面的監(jiān)測，不能及時發(fā)現(xiàn)環(huán)空保護(hù)液可能存在的漏失情況和輔助井下作業(yè);二是缺乏對環(huán)空中的環(huán)空保護(hù)液緩蝕效果及氣液相介質(zhì)的壓力、溫度等參數(shù)進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，并且無法進(jìn)行取樣分析，導(dǎo)致不能有效分析判斷環(huán)空帶壓的原因并采取相應(yīng)的措施。
[0004]針對上述問題，需要研究一種氣井油套環(huán)空安全管控裝置及其管控方法，解決五個問題:一是監(jiān)測A環(huán)空的液面高度;二是監(jiān)測油套環(huán)空中介質(zhì)的壓力、溫度、流量;三是檢測環(huán)空介質(zhì)對管材的腐蝕速率；四是控制環(huán)空氣體的放噴;五是是根據(jù)監(jiān)測油套環(huán)空的各項監(jiān)測數(shù)據(jù)，判斷環(huán)空帶壓的原因。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的是提供一種氣井油套環(huán)空安全管控裝置及其管控方法，用于監(jiān)測油套環(huán)空中的氣液相介質(zhì)壓力、溫度、流量、對金屬的腐蝕情況及控制油套異常環(huán)空帶壓。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]—種氣井油套環(huán)空安全管控裝置，主要包括套管頭(23)、采油樹(24)、金屬腐蝕檢測裝置(35)、氣液分離裝置(37)、排氣管線(39)、排液管線(40)、放噴點(diǎn)火管線(48)、氣體取樣器(50)、液體取樣器(46)、污水罐(53)、氣體流量計(41)。所述的采油樹(24)上A環(huán)空泄壓管線(58) —端通過采油樹(24)上7#閘閥(10)、8#閘閥(11)與井筒裝置(59)中A環(huán)空(63)連通，所述的套管頭(23)上B環(huán)空泄壓管線(18)—端與套管頭(23)上9#閘閥(15)、10#閘閥(17)與井筒裝置(59)中B環(huán)空(64)連通，所述的套管頭(23)上C環(huán)空泄壓管線(22) —端與套管頭(23)上11#閘閥(19)、12#閘閥(21)與井筒裝置(59)中C環(huán)空(65)連通;所述的采油樹(24)上環(huán)空液面監(jiān)測儀(14)一端與采油樹(24)上1#截止閥(13)、1#壓力傳感器(12)有相接，1#壓力傳感器(12)、2#壓力傳感器(16)、3#壓力傳感器(20)、氣體流量計(41)、A環(huán)空液面監(jiān)測儀(14)的信號電纜匯集于數(shù)據(jù)終端處理器(67) ;A環(huán)空泄壓管線(58)的另一端與B環(huán)空泄壓管線(18)、C環(huán)空泄壓管線(22)的另一端匯集后通過腐蝕檢測單元(61)中4#截止閥
(34)與金屬腐蝕檢測裝置(35)相連，金屬腐蝕檢測裝置(35)通過環(huán)空介質(zhì)取樣單元(62)中1#調(diào)節(jié)閥(36)與氣液分離裝置(37)相連，氣液分離裝置(37)頂部接有排氣管線(39)，排氣管線(39)上設(shè)有7#截止閥(43)、氣體流量計(41)、1#溫度表(47)、5#壓力表(49)、9#截止閥(51)、氣體取樣口(50)，排氣管線(39)通過放噴點(diǎn)火裝單元(60)中21#閘閥(55)與放噴管線(48)相連；環(huán)空介質(zhì)取樣單元(62)中氣液分離器(37)底部接有排液管線(40)，排液管線(40)上設(shè)有6#截止閥(42)、4#壓力表(44)、8#截止閥(45)、液體取樣器(46)，排液管線(40)通過20#閘閥(52)與污水罐(53)相連;污水罐(53)上設(shè)有液位計(54);放噴管線(48)通過5#截止閥(38)與采氣樹(24)上3#截止閥(33)相連。
[0008]本發(fā)明涉及的氣井油套環(huán)空安全管控裝置的操作方法包括以下步驟:
[0009]1、常開套管頭(23)上7#閘閥(10)、9#閘閥(15)、11#閘閥(19);
[0010]2、啟動1#壓力傳感器(12)、2#壓力傳感器(16)、3#壓力傳感器(20)，每隔Imin采集1#壓力傳感器(12)、2#壓力傳感器(16)、3#壓力傳感器(20)發(fā)出的壓力信號，并記錄相應(yīng)的A環(huán)空(63)壓力數(shù)值、B環(huán)空(64)壓力數(shù)值、C環(huán)空(65)壓力數(shù)值；
[0011]3、打開套管頭(23)上1#截止閥(13);
[0012]4、啟動A環(huán)空液面監(jiān)測儀(14)，監(jiān)測A環(huán)空(63)液面深度，在終端處理器中每隔15min采集并記錄A環(huán)空(63)液面深度；
[0013]5、關(guān)閉A環(huán)空液面監(jiān)測儀(14)，關(guān)閉1#截止閥(13);
[0014]6、打開8#閘閥(11)、10#閘閥(17)、12#閘閥(21)；
[0015]7、打開I針周節(jié)閥(34)，使環(huán)空介質(zhì)通過金屬腐蝕檢測裝置(40);
[0016]8、打開5#截止閥(36)，使環(huán)空介質(zhì)通過氣液分離裝置(37);
[0017]9、打開7#截止閥(43)和9#截止閥(51)，取出I 一 5L環(huán)空氣相介質(zhì)后，關(guān)閉9#截止閥
(51)；
[0018]10、打開6#截止閥(42)和8#截止閥(45)，取出0.5—IL環(huán)空液相介后，關(guān)閉8#截止閥(45);
[0019]11、打開21#閘閥(55)、22#閘閥(56)，氣體進(jìn)入放噴點(diǎn)火裝置(57)放噴點(diǎn)火；
[0020]12、液體取樣結(jié)束后，打開20#閘閥(52)，液體進(jìn)入污水罐(53);
[0021]13、每隔30s采集氣體流量計(41)的數(shù)據(jù)，并記錄相應(yīng)的氣體介質(zhì)流量；
[0022]14、讀取4#壓力表(44)，每隔Ih記錄液相介質(zhì)壓力；
[0023]15、讀取1#溫度表(47)、5#壓力表(49)，每隔Ih記錄氣相介質(zhì)溫度、壓力；
[0024]16、A環(huán)空(63)壓力數(shù)值降低50%后關(guān)閉8#閘閥(11);
[0025]17、1#壓力傳感器(12)采集的數(shù)據(jù)顯示正常時依次關(guān)閉4#截止閥(34)、1#調(diào)節(jié)閥(36), 6# 截止閥(42)、8#閘閥(11)、10#閘閥(17)、12# 閘閥(21);
[0026]18、確認(rèn)井場放噴完畢后，關(guān)閉21#閘閥(55)、22#閘閥(56);
[0027]19、打開 10#閘閥(17)、12#閘閥(21);
[0028]20、重復(fù)步驟7至15;
[0029]21、B環(huán)空(64)壓力數(shù)值降低50%后關(guān)閉10#閘閥(17);
[0030]22、2#壓力傳感器(16)采集的數(shù)據(jù)顯示正常時依次關(guān)閉4#截止閥(34)、5#截止閥
(36)、6#截止閥(42)、10#閘閥(17)、12#閘閥(21);
[0031]23、重復(fù)步驟18;
[0032]24、打開 12# 閘閥(21);
[0033]25、重復(fù)步驟7至15;
[0034]26、C環(huán)空(65)壓力數(shù)值降低50%后關(guān)閉12#閘閥(21);
[0035]27、3#壓力傳感器(19)采集的數(shù)據(jù)顯示正常時依次關(guān)閉4#截止閥(34)、5#截止閥
[36],6# 截止閥(42)、12#閘閥(21);
[0036]28、重復(fù)步驟18。
[0037]本發(fā)明的有益效果為:
[0038](I)該裝置同時監(jiān)測A環(huán)空(63)、B環(huán)空(64)、C環(huán)空(65)的壓力情況；
[0039](2)該裝置監(jiān)測環(huán)空介質(zhì)對井筒管材的腐蝕情況；
[0040](3)該裝置可以對環(huán)空中的氣液相介質(zhì)進(jìn)行分離，并分別進(jìn)行取樣，通過分析氣液相介質(zhì)的性質(zhì)實(shí)現(xiàn)對氣井環(huán)空安全狀況的進(jìn)一步評價；
[0041 ] (4)分離后的氣體通往放噴管線點(diǎn)火放噴，分離后的液體收集進(jìn)入污水灌，不會對環(huán)境造成污染；
[0042](5)根據(jù)監(jiān)測油套環(huán)空的各項監(jiān)測數(shù)據(jù)，判斷環(huán)空帶壓的原因；
[0043](6)形成一套獨(dú)立、安全的管路系統(tǒng)，能夠精確的監(jiān)測氣井環(huán)空各項參數(shù)，操作過程簡單方便，不影響氣井的其他作業(yè)。
【附圖說明