CN103726834B - 一种环空带压诊断装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种环空带压诊断装置及方法，该装置包括：用于监测环空内液面的液面监测仪，用于监测压力的压力传感器，用于监测放喷流量的流量计。其中在井口套压考克处安装有一四通，四通接用于环空液面监测的发射枪，用于监测压力的压力传感器，以及用于放气的高压管线阀门，在高压管线阀门上装有流量计和压力传感器。方法包括：通过液面监测仪监测当前环空内的液面高度，并根据液面距离井口的高度计算出当前环空的容积；开启设置于套管四通处的阀门进行放喷，并通过流量计计算放喷气体的体积；通过设置于阀门处的压力传感器监测放喷、停止放喷后压力变化，持续通过液面监测仪监测当前环空内的液面高度以判断环空是否有泄漏。

Description

一种环空带压诊断装置及方法
技术领域
本发明涉及一种油气井生产测试技术领域，尤其是指一种环空带压诊断装置及方法。
背景技术
在进行油气井生产测试时，为了防止钻井中的腐蚀性气体(例如H2S)泄漏进环空，通常都会采用加注环控保护液的方式对套管进行保护，防止腐蚀性气体在井口附近积聚腐蚀套管。
但是现有技术中，因普光气田产井普遍含H2S气体较高，部分高达10％以上。高含硫气体泄漏进环空，在井口附近聚积，最终腐蚀套管。前期采用的加注环空保护液的方法，对套管进行保护。
但是这种方式有可能由于以下情况导致保护液无法对环空进行保护：生产管柱渗漏导致环空保护液漏失井、套管柱发生渗漏导致环空保护液漏失井、环空保护液未加注满井、环空保护液性能指标不合格井。经过分析后发现，存在上述泄漏主要是由于环空发生泄漏。因此如何监控环空是否发生了泄漏以及泄漏的程度对于安全生产至关重要。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷和不足，本发明的目的是提出一种结构更为合理，现场操作更为方便直观，并能够监控环空是否泄露的环空带压诊断装置及方法。
为了达到上述目的，本发明提出了一种环空带压诊断装置，包括：：用于监测压力的压力传感器，用于监测放喷流量的流量计；其中在井口套压考克处安装有一四通，四通连接用于环空液面监测的液面监测仪的发射枪、用于监测压力的压力传感器、以及用于放气的高压管线阀门；在高压管线阀门上装有流量计和压力传感器。
其中，所述液面监测仪包括用于发射声波信号的声波发生器，用于接收返回的声波信号的声波接收器，用于对所述返回的信号进行滤波的滤波器，以及用于根据所述滤波器滤波后的信号获取液面信息的处理器。
其中，所述滤波器为低频滤波器和高频滤波器；所述低频滤波器和高频滤波器分别电连接所述声波接收器以使所述声波接收器将接收到的信号分别发送到所述低频滤波器和高频滤波器；所述低频滤波器和高频滤波器分别电连接所述处理器。
其中，所述脉冲发生器包括：用于产生声波脉冲的发射枪，发射枪通过环空内压力与发射枪之间的压差作用产生声波。
其中，所述发射枪设有充气口、气体泄压口，以及声波信号发射口，所述充气口和气体泄压口通过所述内腔导通，所述发射枪声波信号发射口处设有控制所述声波开启/关闭的阀门。
本发明实施例还提出了一种应用如前任意一项所述的装置对环空带压进行诊断的方法，包括：
步骤1、通过液面监测仪监测当前油井管和环空内的液面高度，并根据液面距离井口的高度计算出当前环空的容积；
步骤2、开启设置于套管四通处的阀门进行放喷，并通过流量计计算放喷气体的体积
步骤3、通过设置于阀门处的压力传感器监测放喷、停止放喷后压力变化，持续通过液面监测仪监测当前环空内的液面高度以判断环空是否有泄漏。
步骤4、根据油井和环空压力变化，以及各个环空内液面变化，确定油井与各个环空之间是否发生泄露。
步骤5、根据监测环空容积和压力要求，确定注入氮气量。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：本发明提出的装置和方法，可以对生产气井环空进行监测，以防止环空发泄泄露导致对套管的腐蚀损坏。同时本发明结构简单，很容易在现场推广，无需增加过多设备。
附图说明
图1为液面监测工作示意图；
图2为本发明实施例的结构示意图；
图3为本发明实施例的环空带压诊断方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明优选实施例一做进一步说明。
本发明提出了一种环空带压诊断装置，包括：用于监测压力的压力传感器，用于监测放喷流量的流量计。其中在井口套压考克处安装有一四通，四通接用于环空液面监测的发射枪，用于监测压力的压力传感器，以及用于放喷的高压管线阀门，在高压管线阀门上装有流量计和压力传感器。
如图2所示的，该***包括了：
套管四通的考克1：从该处进行诊断，动用的井口设备最少，最方便；
四通2：和考克1的接口要匹配，一般是AC高压扣，或1/2″NPT扣；
压力传感器3：用来监测井口套压。一般至少要监测A环空和B环空的套压。油压可由油压表直接读出来；
液面监测设备4：用来监测液面，监测次数根据需要而定，一般一小时监测一次并记录分析；
考克5：用于监测液面时，密封监测通道；
考克6：用来调流量，采用用0.5″针阀式的；
流量计7：用来监测流量。为了监测精确，可用不同量程的备用。量程范围在10-5000m3/d。
信号转换装置8：用来将压力传感器和流量计监测的信号转换成电脑可识别的数字信号；
终端处理9：通过电脑软件作图，显示监测数据，以便即时诊断。
放喷10：将含有H2S的气体引到井场外放喷。
井口盖11：测量井口盖到四通考克的空间，以便判断是否需要将发射枪进行转向。一般，垂直接在考克上时，监测效果最好。但空间受限时，不得不将发射枪转换成水平位置的以保证枪能安装上去。
井场12：考克6和流量计7引到井场外，方便操作。
如图1所示，所述液面监测装包括包括：用于产生声波脉冲的发射枪11、用于以及连接所述发射枪的氮气气瓶或二氧化碳气瓶102、用于接收处理声波信号的监测仪13，监测仪13通过连线与发射枪11相连。发射枪11固定在四通上。
在使用时，可以通过发射枪产生一个声波脉冲，对套管里气体形成声波脉冲。声波在套管里的气体中传播，有一部分会在油管接头、油管锚和套管穿孔等截面变化的地方反射回来；另一部分则在气液界面处反射回来。井口的接收器脉冲接收器接收到反射信号后，通过滤波器过滤后发送给处理器。
由于声波脉冲信号在气体中传播，遇到不同规则的障碍物发射回来的能量是不一样的。设置为双通道，即过滤器可以为低频滤波器和高频滤波器；所述低频滤波器和高频滤波器分别电连接所述声波接收器以使所述接收器将接收到的信号分别发送到所述低频滤波器和高频滤波器；所述低频滤波器和高频滤波器分别电连接所述处理器。其中，低频滤波器和高频滤波器分别连接一个放大电路，以进行信号放大。这样就可以在进行液面监测的同时，也监测井内接箍或其它障碍物。
其中，所述发射枪设有充气口、气体泄压口，以及声波信号发射口，所述充气口和气体泄压口通过所述内腔导通，所述发射枪声波信号发射口处设有控制所述声波开启/关闭的阀门。
在工作时，发射枪固定在四通上，发射枪通过压差作用发出声波信号。声波信号反馈回来有两组信息，一组是套管(钻柱)接箍信号，一组是液面信号。通过发射枪的麦克风接收、反馈至滤波器过滤杂波、信息处理器处理放大。处理器是双通道处理器，一个通道处理套管(钻柱)接箍信号，另一通道处理液面信号。最后这两组信号处理成两组曲钱打印出来，工程人员读取曲线、计算出液面深度。
其中，本发明实施例的液面监测仪，其工作原理是：
发射信号：发射枪通过压差作用产生声波在井筒中传播、反射。
接收处理：液面监测仪通过连线与发射枪相连，接收接箍、障碍物或液面反射信号并分别处理。
信号解释：通过监测曲线找到液面位置，并计算液面深度。
其中，计算液面深度的方式主要有两种方法：
接箍法：将液面信号和接箍信号与实际下井管串对比。
声速法：通过温度T、压力P以及气相成分等，计算出声速v，再利用监测曲线上的时间t，从而计算出液面位置H。因井温从上往下是变化的，考虑气柱压力时，压力也是变化的，要准确计算出液面位置，需要进行数值计算。
本发明实施例还包括：四通：四通连接在考克上，其作用如下：将发射枪的安装位置由垂直变成水平，以保证受限空间能安装发射枪；通过连接高压管线对环空内气体进行放喷；安装压力传感器监测环空压力。
四通内通孔5-8mm，材质要求防硫。根据普光气田现有采油树考克类型，可将四通接考克处的扣型加工成1/2″NPT，再做一个1/2″NPT母转M20×1.5公和一个1/2″NPT母转11/8″AE公的两个接头，接头材质和四通一样。
压力表(压力传感器)：压力表要求防硫。压力级别为50MPa。压力表要有连线接到电脑，能同时进行数据转换。
气体流量计：安装在四通连接高压管线处。考虑井下气柱体积及稀释到空气中时的流量，以及放喷时间，从而确定流量计量程。因为压力表前有考克可调控压力，所以，该表承压能力要求不高，30MPa即可。流量计量程范围根据环空内气体体积情况以及放喷速度而定，现场可准备不同量程的气体流量计备用。
高压管线：压力级别50MPa，材质防硫。长度要足够连接到井场外放喷。同时要有三通来装考克和流量计。因为气体是通过钻井四通上的考克放出来的，所以，该管线内径5-8mm即可。同时还要配有高压快速接头。
针形阀(考克)：用来调节放喷流量。同时，液面监测时要求有密封通道，该阀用来封堵四通的另一端。材质要求防硫，压力级别为50MPa。
本发明实施例还提出了一种应用前述的装置对环空带压进行诊断的方法，其流程如图3所示的，包括：
步骤1、通过液面监测仪监测当前油井管和环空内的液面高度，并根据液面距离井口的高度计算出当前环空的容积；
步骤2、开启设置于套管四通处的阀门进行放喷，并通过流量计计算放喷气体的体积
步骤3、通过设置于阀门处的压力传感器监测放喷、停止放喷后压力变化，持续通过液面监测仪监测当前环空内的液面高度以判断环空是否有泄漏。
步骤4、根据油井和环空压力变化，以及各个环空内液面变化，确定油井与各个环空之间是否发生泄露。
步骤5、根据监测环空容积和压力要求，确定注入氮气量。
当然，本发明还可有其他实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，所属技术领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种应用环空带压诊断装置对环空带压进行诊断的方法，包括：
步骤1、通过液面监测仪监测当前油井管和环空内的液面高度，并根据液面距离井口的高度计算出当前环空的容积；
步骤2、开启设置于套管四通处的阀门进行放喷，并通过流量计计算放喷气体的体积；
步骤3、通过设置于阀门处的压力传感器监测放喷、停止放喷后压力变化，持续通过液面监测仪监测当前环空内的液面高度以判断环空是否有泄漏；
步骤4、根据油井和环空压力变化，以及各个环空内液面变化，确定油井与各个环空之间是否发生泄露；
步骤5、根据监测环空容积和压力要求，确定注入氮气量：
其中所述环空带压诊断装置包括：用于监测压力的压力传感器，用于监测放喷流量的流量计；其中在井口套压考克处安装有一四通，四通连接用于环空液面监测的液面监测仪的发射枪、用于监测压力的压力传感器、以及用于放气的高压管线阀门；在高压管线阀门上装有流量计和压力传感器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液面监测仪包括用于发射声波信号的发射枪，用于接收返回的声波信号的接收器，用于对所述返回的声波信号进行滤波的滤波器，以及用于根据所述滤波器滤波后的信号获取液面信息的处理器。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述滤波器为低频滤波器和高频滤波器；所述低频滤波器和高频滤波器分别电连接所述用于接收返回的声波信号的接收器以使所述用于接收返回的声波信号的接收器将接收到的信号分别发送到所述低频滤波器和高频滤波器；所述低频滤波器和高频滤波器分别电连接所述处理器。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括连接所述发射枪的氮气气瓶或二氧化碳气瓶。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述发射枪设有充气口、气体泄压口，以及声波信号发射口，所述充气口和气体泄压口通过内腔导通，所述发射枪声波信号发射口处设有控制所述声波开启/关闭的阀门。
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