CN105927195A - 一种天然气井智能加药方法及实现该方法的*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种天然气井智能加药方法及实现该方法的***，本发明通过试验建立天然气井油压、套压之间的压差变化量与加药量之间的对应关系，并将对应关系存储在控制单元内，在实际的加药过程中通过在线采集压差即可计算出相应的加药量，实现智能加注；采用本发明所述加药方法能够避免人工操作导致的人力资源消耗很大、生产管理成本高的问题；本发明所述的加注***采用管路式结构，即一个储液罐通过管路***向多个设置在天然气井现场的高压罐输送药剂，通过高压罐向天然气井加药，避免了现有的安装式加药装置导致安装操作麻烦的问题。
Description
技术领域
本发明涉及石油石化天然气技术领域，具体涉及一种天然气井智能加药方法及实现该方法的***。
背景技术
随着油气田的开发，气井生产中出现的问题也日益显现。油气田生产井井筒积液问题已严重影响到气井的正常生产。
随着地层能量的下降，产水气藏产量随之下降，天然气的携液流速低于临界携液流速，此时依靠天然气的能量已经无法将产出水从井筒带出，井筒产生积液，随积液的增加，气井产量急剧下降，如果不采取措施，气井将会因为井筒积液压死产层不能产气。在气井开采过程中，常需要测量气井积液的程度，并采用向井筒加注起泡剂的方法，利用天然气的搅动在井筒内产生泡沫，低密度的泡沫可以降低井筒积液对井底的压差，依靠较低的天然气流动速度即可把井筒积液以泡沫的方式排出井筒，维持气井的正常生产，这种方法叫泡沫排水采气工艺。
现有的泡沫排水采气主要是采用人加注方式，人工加注方式是将已经配制好的起泡剂混合液体通过车载泵从井口油套环空或油管注入，泵和药剂罐安装在专用车上，利用泡排车的动力带动泵的运行。其主要特点是施工方便、投资大、见效快。但由于气田面积大、井数多，人工泡沫排水采气受车况、路况影响，而且在人力资源上消耗很大，生产管理成本高。因此，在气田开展气井智能连注剂装置的试验已成为了必然。
发明内容
本发明的目的在于提供一种天然气井智能加药方法，解决现有的泡沫排水采气工艺采用人工加药导致的人力资源消耗很大、生产管理成本高的问题。
此外，本发明还提供一种天然气井智能加药***。
本发明通过下述技术方案实现：
一种天然气井智能加药方法，包括以下步骤：
1)、对应关系的建立：
a、通过油井现场的压力传感器采集油压和套压，计算出油压和套压的压差，一个压差对应的一个井筒积液的量；
b、加入K份药剂，K为加药的体积；
c、加药后重新采集油压和套压，计算出油压和套压的压差，这样得出加药量K值对应的加药前后压差变化量；
d、循环重复a、b、c步骤，改变K值，获得若干组压差变化量与对应的药剂加药量的数据，通过上述若干组数据建立压差变化量与对应的加药量之间的对应关系，将对应关系输入控制单元内存储；
2)、油井现场的压力传感器实时采集油压和套压，将采集的信号传递给控制单元，在控制单元内计算出压差，控制单元根据设定的压差标准值计算出压差变化量，再根据存储的对应关系计算出当前压差对应的加药量；
3)、控制单元计算出加药量后将信号传递给计量泵，并且发出指令开启计量泵和电磁阀，由计量泵控制加药量，实现智能加注。
现有的实现天然气井加药的方法为：现场测量天然气井内井筒积液的体积，根据测量的井筒积液的体积采用人工加注方式加入药剂(即起泡剂)，人工加注方式是将已经配制好的起泡剂混合液体通过车载泵从井口油套环空或油管注入，泵和药剂罐安装在专用车上，利用泡排车的动力带动泵的运行；由于气田较分散，这样的加药方式不仅浪费人力资源、提高生产成本，而且直接测量井筒积液的体积具有较大的误差，天然气井的内部结构、形状以及井筒积液的变化率都会导致测量误差。
本发明所述控制单元具体是指一种工控机或是PLC，设置在天然气井现场的控制单元，所述计量泵用于控制加药量和加药速度，当控制单元根据在线采集到的油压和套压，计算出压差，压差与控制单元内设定的标准压差形成压差变化量，再根据压差变化量与加药量之间的对应关系计算出该压差对应的加药量，并将加药量的信号传递给计量泵和电磁阀，电磁阀、计量泵开启，计量泵根据接受到的信号给出加药量和加药速度；所述K值为一个变化值，一个K值对应一个压差变化量。
申请人通过大量现场试验获知：天然气井的井筒积液与油压、套压的压差存在对应关系(井筒积液越多压差越大)，天然气的产量与天然气井内的井筒积液有关，井筒积液越多，天然气井的产气速度下降，进而导致天然气的产量下降，天然气的产量设定个下限值，该下限值对应了一个产气速度，通过流量计在线监测产气速度，当产气速度低于标准速度时，就表示井筒积液过多需要加药进行处理，根据天然气井的实际情况给每个天然气井设定一个压差标准值，当压差高于压差标准值时，给天然气井加药(每次配药的浓度一致)，具体加药量由本发明所述的压差变化量与加药量之间的对应关系计算。由于油压、套压的测量可通过压力传感器实现在线的数据采集，该数据的采集不仅简单容易，并且采集的数据及时且稳定，能够实时反映天然气井的井筒积液，进而通过建立压变化量与加药量之间的对应关系来计算加药量相比直接测量天然气井的井筒积液更为准确有效。
本发明通过在天然气井现场设置压力传感器采集油压、套压，由控制单元测量油压和套压之间的压差，加药后从新采集油压、套压，计算压差，反复测量压差变化两与加药量，最终得出加药量与压差变化量之间的对应关系，将对应关系存储在控制单元，并在控制单元内设定压差标准值，在工作过程中通过压力传感器采集油压、套压，由控制单元测量油压和套压之间的压差，通过压差与压差标准值计算出压差变化量，再通过加药量与压差变化量之间的对应关系计算出加药量，控制单元将加药量信号传递个计量泵，由计量泵控制加药量和加药速度，实现智能加药。
本发明通过在线采集油压和套压，在控制单元内计算压差，再根据压差标准值计算出压差变化量，建立压差变化量与加药量之间的对应关系，由于油压和套压的采集实时而准确，相比直接测量井筒积液，提高了数据采集的稳定性和准确性，进而提高了加药量的准确性。
进一步地，控制单元将计算出的油压和套压之间的压差、压差变化量以及对应的加药量显示在LED显示屏上，LED显示屏设置在油井现场，LED显示屏与控制单元通信连接。
以便现场的施工人员实时的观察到天然气井的生产情况。
进一步地，控制单元还通信连接有报警装置，所述报警装置设置在油井现场。
所述报警装置具体的讲可以是一种蜂鸣器，当控制单元分析出压力信号异常时，发出指令给报警装置，以警示现场的施工人员。
天然气井智能加药***，包括控制***和加注***，
所述控制***包括：
信号采集单元，所述信号采集单元用于采集气井的油压、套压；
控制单元，所述控制单元用于接收信号采集单元采集的信号，根据接收的信号作出分析判断并且控制电磁阀和输送泵的开启与关闭；
远程操作单元，所述远程操作单元与控制单元通信连接；
所述加注***包括储液罐，储液罐通过管道连接有N个高压罐，N大于等于1，高压罐的出口端与气井油套环空连接，高压罐的出口端设置与控制单元通信连接的电磁阀，储液罐通过输送泵将药剂输送到高压罐。
所述远程操作单元具体是指远程监控室，不同天然气井的采集数据数据在控制单元内进行分析判断，各个控制单元将接收到的信号以及分析结果传递给远程操作单元，由远程操作单元进行汇总，实现实时监控各个天然气井，以及数据的汇总分析。
每个天然气井均设置有一个控制单元和信号采集单元，信号采集单元包括油压信号、套压信号，各个控制单元将信号传递给远程操作单元。
本发明所述的N个高压罐并联设置，本发明所述的加注***采用管路连接方式，实现了一个储液罐向多个高压罐输送药剂的功能，同时采用高压罐向天然气井内添加药剂，避免了现有的安装时加药装置导致的安装与拆卸麻烦的问题。
进一步地，高压罐的出口设置有计量泵，计量泵与控制单元通信连接。
所述计量泵能够实现精准控制加药量以及加药速度，控制单元将加药量的信号传递给计量泵，计量泵接受到信号后控制加药量和加药速度。
进一步地，信号采集单元为用于采集天然气井的油压、套压的压力传感器。
压力传感器为现有技术。
进一步地，还包括蓄电池组，蓄电池组与太阳能板连接。
太阳能板吸收太阳光将光能转化为电能存储在蓄电池组内对加药***进行供电，进而本***不需要投入电力设施，只需要小功率的太阳能电池供电即可满足对设备的控制和工作。
进一步地，储液罐、高压罐内均设置有搅拌装置。
搅拌装置的设置能够提高药剂的均匀性。
进一步地，加注***还包括撬装底座，高压罐以及现场的配合设备设置在撬装底座上。
所述撬装底座具体是指一种可移动式底座，将压罐以及现场的配合设备设置在撬装底座上便于移动，提高操作的方便性。
进一步地，储液罐、高压罐内均设置有液位传感器；高压罐内的液位传感器与控制单元通信连接，储液罐内的液位传感器与远程操作单元通信连接。
液位传感器为现有技术。
高压罐内的液位传感器是实时感应到高压罐的液位，并将采集到的液位信号传递控制单元，由控制单元作出分析判断是否开启输送泵；储液罐内的液位传感器实时采集到储液罐内的液位信号，并将信号传递给远程操作单元，由远程操作单元分析判断是否向储液罐中添加配制好的药剂。
本发明的工作原理：控制单元根据接收到的信压罐的液位信号，分析判断，当控制单元发出开启输送泵指令时，动力部分继电器吸合，电机驱动输送泵工作，将在存储罐内配比好的药剂注入高压储罐中，加注到设定液位时，输送泵停止工作，计量泵根据接收到的加药量信号将药剂注入气井油套环空中，从而实现井口智能化药剂加注的目的。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明通过在天然气井现场设置压力传感器采集油压、套压，由控制单元测量油压和套压之间的压差，加药后从新采集油压、套压，计算压差，反复测量压差变化两与加药量，最终得出加药量与压差变化量之间的对应关系，将对应关系存储在控制单元，并在控制单元内设定压差标准值，在工作过程中通过压力传感器采集油压、套压，由控制单元测量油压和套压之间的压差，通过压差与压差标准值计算出压差变化量，再通过加药量与压差变化量之间的对应关系计算出加药量，控制单元将加药量信号传递个计量泵，由计量泵控制加药量和加药速度，实现智能加药。
2、本发明通过在线采集油压和套压，在控制单元内计算压差，再根据压差标准值计算出压差变化量，建立压差变化量与加药量之间的对应关系，由于油压和套压的采集实时而准确，相比直接测量井筒积液，提高了数据采集的稳定性和准确性，进而提高了加药量的准确性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1是智能加药***的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
如图1所示，一种天然气井智能加药方法，包括以下步骤：
1)、对应关系的建立：
a、通过油井现场的压力传感器采集油压和套压，计算出油压和套压的压差，一个压差对应的一个井筒积液的量；
b、加入K份药剂，K为加药的体积；
c、加药后重新采集油压和套压，计算出油压和套压的压差，这样得出加药量K值对应的加药前后压差变化量；
d、循环重复a、b、c步骤，改变K值，获得若干组压差变化量与对应的药剂加药量的数据，通过上述若干组数据建立压差变化量与对应的加药量之间的对应关系，将对应关系输入控制单元内存储；
2)、油井现场的压力传感器实时采集油压和套压，将采集的信号传递给控制单元，在控制单元内计算出压差，控制单元根据设定的压差标准值计算出压差变化量，再根据存储的对应关系计算出当前压差对应的加药量；
3)、控制单元计算出加药量后将信号传递给计量泵，并且发出指令开启计量泵和电磁阀，由计量泵控制加药量，实现智能加注。
实施例2：
本实施例基于实施例1，控制单元将计算出的油压和套压之间的压差，以及压差对应的加药量显示在LED显示屏上，LED显示屏设置在油井现场，LED显示屏与控制单元通信连接；所述控制单元还通信连接有报警装置，所述报警装置设置在油井现场。
实施例3：
天然气井智能加药***，包括控制***和加注***，
所述控制***包括：
信号采集单元，所述信号采集单元用于采集气井的油压、套压；
所述信号采集单元为用于采集天然气井油压、套压的压力传感器；
控制单元，所述控制单元用于接收信号采集单元采集的信号，根据接收的信号作出分析判断并且控制电磁阀和输送泵的开启与关闭；
远程操作单元，所述远程操作单元与控制单元通信连接；
所述加注***包括储液罐，储液罐通过管道连接有N个高压罐，N等于2，也可以是3、4或5，高压罐的出口端与气井油套环空连接，高压罐的出口端设置与控制单元通信连接的电磁阀，储液罐通过输送泵将药剂输送到高压罐。
实施例4：
本实施例基于实施例3，所述高压罐的出口设置有计量泵，计量泵与控制单元通信连接；还包括蓄电池组，蓄电池组与太阳能板连接；所述储液罐、高压罐内均设置有搅拌装置；所述加注***还包括撬装底座，高压罐以及现场的配合设备设置在撬装底座上；所述储液罐、高压罐内均设置有液位传感器；高压罐内的液位传感器与控制单元通信连接，储液罐内的液位传感器与远程操作单元通信连接。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种天然气井智能加药方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)、对应关系的建立：
a、通过油井现场的压力传感器采集油压和套压，计算出油压和套压的压差，一个压差对应的一个井筒积液的量；
b、加入K份药剂，K为加药的体积；
c、加药后重新采集油压和套压，计算出油压和套压的压差，这样得出加药量K值对应的加药前后压差变化量；
d、循环重复a、b、c步骤，改变K值，获得若干组压差变化量与对应的药剂加药量的数据，通过上述若干组数据建立压差变化量与对应的加药量之间的对应关系，将对应关系输入控制单元内存储；
2)、油井现场的压力传感器实时采集油压和套压，将采集的信号传递给控制单元，在控制单元内计算出压差，控制单元根据设定的压差标准值计算出压差变化量，再根据存储的对应关系计算出当前压差对应的加药量；
3)、控制单元计算出加药量后将信号传递给计量泵，并且发出指令开启计量泵和电磁阀，由计量泵控制加药量，实现智能加注。
2.根据权利要求1所述的一种天然气井智能加注方法，其特征在于，控制单元将计算出的油压和套压之间的压差，压差变化量以及对应的加药量显示在LED显示屏上，LED显示屏设置在油井现场，LED显示屏与控制单元通信连接。
3.根据权利要求1所述的一种天然气井智能加注方法，其特征在于，所述控制单元还通信连接有报警装置，所述报警装置设置在油井现场。
4.实现权利要求1-3任一项所述方法的天然气井智能加药***，其特征在于，包括控制***和加注***，
所述控制***包括：
信号采集单元，所述信号采集单元用于采集气井的油压、套压；
控制单元，所述控制单元用于接收信号采集单元采集的信号，根据接收的信号作出分析判断并且控制电磁阀和输送泵的开启与关闭；
远程操作单元，所述远程操作单元与控制单元通信连接；
所述加注***包括储液罐，储液罐通过管道连接有N个高压罐，N大于等于1，高压罐的出口端与气井油套环空连接，高压罐的出口端设置与控制单元通信连接的电磁阀，储液罐通过输送泵将药剂输送到高压罐。
5.根据权利要求4所述的天然气井智能加药***，其特征在于，所述高压罐的出口设置有计量泵，计量泵与控制单元通信连接。
6.根据权利要求4所述的天然气井智能加药***，其特征在于，所述信号采集单元为用于采集天然气井油压、套压的压力传感器。
7.根据权利要求4所述的天然气井智能加药***，其特征在于，还包括蓄电池组，蓄电池组与太阳能板连接。
8.根据权利要求4所述的天然气井智能加药***，其特征在于，所述储液罐、高压罐内均设置有搅拌装置。
9.根据权利要求4所述的天然气井智能加药***，其特征在于，所述加注***还包括撬装底座，高压罐以及现场的配合设备设置在撬装底座上。
10.根据权利要求4所述的天然气井智能加药***，其特征在于，所述储液罐、高压罐内均设置有液位传感器；高压罐内的液位传感器与控制单元通信连接，储液罐内的液位传感器与远程操作单元通信连接。
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