CN108729883A - 保护液的液面高度控制方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种保护液的液面高度控制方法和装置，该控制方法，包括：向油管内注入第一保护液，且第一保护液能通过滑套流入油套环空内，其中，滑套设置于油管上；向油管内注入第二气体，以将所述油管内剩余的所述第一保护液全部驱替至所述油套环空内；密封滑套，以隔断油套环空与油管；获取油套环空内的液面高度；根据液面高度和预定高度计算补液体积；向油套环空内注入第二保护液，其中第二保护液的体积为补液体积；向油套环空内注入预定压力的第一气体。本发明提供了一种的保护液的液面高度控制方法和装置，以确保油套环空内的保护液的液面高度达到设计高度，进而避免套管遭受腐蚀，且能平衡封隔器上下压差和油管内外压力。
Description
技术领域
本发明涉及注采工程领域，尤其涉及一种保护液的液面高度控制方法和装置。
背景技术
保护液可以用于注入油套环空内，以避免套管遭受腐蚀、平衡封隔器上下压差和油管内外压力。
现有技术中一般首先向油管内注入保护液，然后油管内的保护液通过井下循环滑套进入油套环空。接着再下专用工具关闭循环滑套。如此，将保护液注入至油套环空内。
发明内容
但是在下专用工具关闭循环滑套的过程中，由于油套环空中具有由保护液所形成的液柱，而油管内不存在液体，因此油套环空内的保护液将向油管内流动，从而导致油套环空内的液面不断降低，进而造成油套环空内的液面高度低于设计高度的问题。且如果液面高度低于设计高度过多，液面高度以上的套管内壁和油管外壁将得不到保护液的保护，存在腐蚀失效风险；此外，如果液面高度太低，保护液将不能有效平衡封隔器上下压差和油管内外压力，威胁封隔器和油管安全。
由此，本发明的目的是提供一种的保护液的液面高度控制方法和装置，以确保油套环空内的保护液的液面高度达到设计高度，进而避免套管遭受腐蚀，且能平衡封隔器上下压差和油管内外压力。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：一种保护液的液面高度控制方法，包括：向油管内注入第一保护液，且所述第一保护液能通过滑套流入油套环空内，其中，所述滑套设置于所述油管上；密封所述滑套，以隔断所述油套环空与所述油管；获取油套环空内的液面高度；根据所述液面高度和预定高度计算补液体积；向所述油套环空内注入第二保护液，其中所述第二保护液的体积为所述补液体积；向所述油套环空内注入预定压力的第一气体。
作为一种优选的实施方式，步骤根据所述液面高度和预定高度计算补液体积，具体包括：当所述液面高度大于所述预定高度相等时，所述补液体积为
其中：V—补液体积，其单位为m3；h—所述第一保护液的液面高度，其单位为m；h1—预定高度，其单位为m；φc—套管内径，其单位为m；φt—油管外径，其单位为m。
作为一种优选的实施方式，步骤根据所述液面高度和预定高度计算补液体积，具体包括：当所述液面高度与所述预定高度相等时，所述补液体积为0。
作为一种优选的实施方式，所述第一保护液的组分与所述第二保护液的组分相同。
作为一种优选的实施方式，在步骤密封所述滑套，以隔断所述油套环空与所述油管之前，还包括：向所述油管内注入第二气体，以将所述油管内剩余的所述第一保护液全部驱替至所述油套环空内。
作为一种优选的实施方式，所述第二气体为氮气。
作为一种优选的实施方式，在步骤获取油套环空内的液面高度之前，还包括：向所述油套环空内注入第三气体，以验证所述滑套的密封性。
作为一种优选的实施方式，所述第三气体为氮气。
作为一种优选的实施方式，当所述液面高度大于预定高度时，通过所述油套环空的开口端向所述油套环空内注入预定体积的第二保护液以使所述油套环空内的液面高度达到所述预定高度。
作为一种优选的实施方式，所述第一气体为氮气。
一种保护液的液面高度控制装置，包括：第一注入模块，所述第一注入模块用于向油管内注入第一保护液，且所述第一保护液能通过滑套流入油套环空内，其中，所述滑套设置于所述油管上；密封模块，所述密封模块用于密封所述滑套，以隔断所述油套环空与所述油管；获取模块，所述获取模块用于获取油套环空内的液面高度；计算模块，所述计算模块用于根据所述液面高度和预定高度计算补液体积；第二注入模块，所述第二注入模块用于向所述油套环空内注入第二保护液，其中所述第二保护液的体积为所述补液体积；第三注入模块，所述第三注入模块用于向所述油套环空内注入预定压力的第一气体。
本申请提供的保护液的液面高度控制方法和装置的有益效果是：本申请实施方式所述的保护液的液面高度控制方法在油套环空内注入第一保护液之后通过检测油套环空内的液面高度，以能在关闭滑套之后，当第一保护液的液面高度低于预定高度时，向油套环空内的注入第二保护液，以使得油套环空内的液面高度达到预定高度，从而确保了油套环空内的保护液的液面高度达到设计高度，进而避免套管遭受腐蚀，且能平衡封隔器上下压差和油管内外压力。因此本发明提供了一种的保护液的液面高度控制方法和装置，以确保油套环空内的保护液的液面高度达到设计高度，进而避免套管遭受腐蚀，且能平衡封隔器上下压差和油管内外压力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施方式提供的保护液的液面高度控制方法的流程图；
图2是本发明一个实施方式提供的计算补液体积的原理示意图；
图3是本发明一个实施方式提供的保护液的液面高度控制装置的模块图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1、图2。本申请一种实施方式提供的保护液的液面高度控制方法，其可以包括：向油管13内注入第一保护液19，且所述第一保护液19能通过滑套流入油套环空内，其中，所述滑套设置于所述油管13上；密封所述滑套，以隔断所述油套环空与所述油管13；获取油套环空内的液面高度；根据所述液面高度和预定高度计算补液体积；向所述油套环空内注入第二保护液，其中所述第二保护液的体积为所述补液体积；向所述油套环空内注入预定压力的第一气体。
从以上技术方案可以看出：本申请实施方式所述的保护液的液面高度控制方法在油套环空内注入第一保护液19之后通过检测油套环空内的液面高度，以能在关闭滑套之后，当第一保护液19的液面高度低于预定高度时，向油套环空内的注入第二保护液，以使得油套环空内的液面高度达到预定高度，从而确保了油套环空内的保护液的液面高度达到设计高度，进而避免套管15遭受腐蚀，且能平衡封隔器11上下压差和油管13内外压力。
如图1所示，在本实施方式中，S1：向油管13内注入第一保护液19，且第一保护液19能通过滑套流入油套环空内，其中，滑套设置于油管13上。
具体地，油管13上设置有封隔器11，而滑套位于封隔器11的上方。且该滑套具有打开时连通油套环空与油管13的第一工作状态和关闭时封隔油套环空与油管13的第二工作状态。使用时，首先将油管13上的封隔器11坐封，然后打开滑套，以使得油套环空与油管13内部相连通。然后通过泵压向油管13内注入第一保护液19，从而第一保护液19能在该泵压的作用下通过滑套流入油套环空内直至将第一保护液19的设计用量全部注入油管13后停泵。该第一保护液19的设计用量根据油管13体积、油套环空体积和安全余量确定。
在一个具体的实施方式中，按照0.5m3/min的排量向油管13内注入第一保护液19，经过62min后将第一批保护液全部注入油管13后停泵。
在本实施方式中，S3：密封滑套，以隔断油套环空与油管13。
具体地，下入专用工具关闭滑套，以隔断油套环空与油管13，从而第一保护液19被滑套封隔在油套环空内。由于在下专用工具的过程中，油管13内的泵压已经消除，且油套环空中具有由保护液所形成的液柱，而油管13内不存在液体，因此油套环空内的保护液将向油管13内流动，从而导致油套环空内的液面不断降低，进而造成油套环空内的液面高度低于设计高度的问题。
在一个实施方式中，在步骤S1：向油管13内注入第一保护液19，且第一保护液19能通过滑套流入油套环空内，其中，滑套设置于油管13上，与步骤S3：密封滑套，以隔断油套环空与油管13，之间，还包括：向油管13内注入第二气体，以将油管13内剩余的第一保护液19全部驱替至油套环空内。由于在步骤S1：向油管13内注入第一保护液19，且第一保护液19能通过滑套流入油套环空内，其中，滑套设置于油管13上，之后，在油管13内会残存有第一保护液19，因此为了将第一保护液19全部输入至油套环空内，以减少第一保护液19的用量，需要将油管13内剩余的第一保护液19全部驱替至油套环空内。因此通过向油管13内注入第二气体使得油管13内剩余的第一保护液19在第二气体的压力下向油套环空流动，从而实现将油管13内剩余的第一保护液19全部驱替至油套环空内的目的。优选地，第二气体为氮气。
在一个具体的实施方式中，从油管13内注入氮气，以使氮气能在油管13内驱替至设计深度1800m，直至观察到油套环空返出的第一保护液19。
在本实施方式中，S5：获取油套环空内的液面高度。
具体地，在井口，利用液面测试仪器，测量油套环空内的第一保护液19的液面高度。该液面测试仪器可以是液位计，该液位计可以采用现有的构造，对此本申请不再赘述。该液面高度为井口至液面之间的距离。
在一个实施方式中，在步骤S3：密封滑套，以隔断油套环空与油管13与步骤S5：获取油套环空内的液面高度之间，还包括：向油套环空内注入第三气体，以验证滑套的密封性。优选地，第三气体为氮气。
在一个具体的实施方式中，从油套环空内注入氮气至10MPa，稳压30min压力不降，验证循环滑套密封性。
在本实施方式中，S7：根据液面高度和预定高度计算补液体积。
在一个具体的实施方式中，在井口，利用液面回声仪，测量2次，测量液面高度分别为535m和542m；取两者平均，确定液面高度为538.5m。
如图2所示，在一个实施方式中，当液面高度大于预定高度相等时，补液体积为
其中：V—补液体积，其单位为m3；h—第一保护液19的液面高度，其单位为m；h1—预定高度，其单位为m；φc—套管15内径，其单位为m；φt—油管13外径，其单位为m。
在一个具体的实施方式中，预定高度为150m，由于液面高度538.5m大于预定高度150m，所以需要补加的环空高度为538.5-150＝388.5m。利用油套管15的尺寸数据，可确定需要补加的第二保护液的补液体积。该井油管13外径为88.9mm，套管15内径为159.4mm，则需要环空补液的体积为5.34m3，取5.4m3。
在一个实施方式中，当液面高度与预定高度相等时，补液体积为0。
在本实施方式中，S9：向油套环空内注入第二保护液，其中第二保护液的体积为补液体积。
具体地，当液面高度大于预定高度时，通过油套环空的开口端向油套环空内注入预定体积的第二保护液以使油套环空内的液面高度达到预定高度。进一步地，采用排量小于第一保护液19的排量向油套环空内注入第二保护液。
在一个具体的实施方式中，采用0.1m3/min的排量从油套环空加注第二保护液，直至将5.4m3第二保护液加注完成。
优选地，为了避免不同的保护液之间发生反应，以确保能对套管15的内壁和油管13的外壁起到防腐蚀的作用，第一保护液19的组分与第二保护液的组分相同。
在本实施方式中，S11：向油套环空内注入预定压力的第一气体。由于油套环空上部由井口密封，下步由封隔器11密封，因此油套环空是一个封闭空间。如果油套环空内充满保护液，那么由于液体不可压缩，所以当油套环空内温度压力发生变化时，将导致油套环空的体积和保护液的体积发生变化，该两者共同作用的结果是油套环空内的压力大幅变化，进而容易损坏套管15和油管13。由此，在油套环空内注入预定压力的第一气体，通过气体的可压缩特性，缓冲压力变化，以避免温度压力变化，导致油套环空体积发生变化，进而导致油套环空压力突变的情况。优选地，第一气体为氮气，当然，该第一气体还可以是其他的气体，对此本申请不作规定。
请参阅图3。本申请一种实施方式提供的保护液的液面高度控制装置，其可以包括：第一注入模块20，所述第一注入模块20用于向油管13内注入第一保护液19，且所述第一保护液19能通过滑套流入油套环空内，其中，所述滑套设置于所述油管13上；密封模块40，所述密封模块40用于密封所述滑套，以隔断所述油套环空与所述油管13；获取模块60，所述获取模块60用于获取油套环空内的液面高度；计算模块80，所述计算模块80用于根据所述液面高度和预定高度计算补液体积；第二注入模块100，所述第二注入模块100用于向所述油套环空内注入第二保护液，其中所述第二保护液的体积为所述补液体积；第三注入模块120，所述第三注入模块120用于向所述油套环空内注入预定压力的第一气体。
从以上技术方案可以看出：本申请实施方式所述的保护液的液面高度控制装置在油套环空内注入第一保护液19之后通过检测油套环空内的液面高度，以能在关闭滑套之后，当第一保护液19的液面高度低于预定高度时，向油套环空内的注入第二保护液，以使得油套环空内的液面高度达到预定高度，从而确保了油套环空内的保护液的液面高度达到设计高度，进而避免套管15遭受腐蚀，且能平衡封隔器11上下压差和油管13内外压力。
如图3所示，在本实施方式中，第一注入模块20用于向油管13内注入第一保护液19，且第一保护液19能通过滑套流入油套环空内，其中，滑套设置于油管13上。
具体地，油管13上设置有封隔器11，而滑套位于封隔器11的上方。且该滑套具有打开时连通油套环空与油管13的第一工作状态和关闭时封隔油套环空与油管13的第二工作状态。使用时，首先将油管13上的封隔器11坐封，然后打开滑套，以使得油套环空与油管13内部相连通。然后通过泵压向油管13内注入第一保护液19，从而第一保护液19能在该泵压的作用下通过滑套流入油套环空内直至将第一保护液19的设计用量全部注入油管13后停泵。该第一保护液19的设计用量根据油管13体积、油套环空体积和安全余量确定。
在一个具体的实施方式中，按照0.5m3/min的排量向油管13内注入第一保护液19，经过62min后将第一批保护液全部注入油管13后停泵。
在本实施方式中，密封模块40用于密封滑套，以隔断油套环空与油管13。
具体地，下入专用工具关闭滑套，以隔断油套环空与油管13，从而第一保护液19被滑套封隔在油套环空内。由于在下专用工具的过程中，油管13内的泵压已经消除，且油套环空中具有由保护液所形成的液柱，而油管13内不存在液体，因此油套环空内的保护液将向油管13内流动，从而导致油套环空内的液面不断降低，进而造成油套环空内的液面高度低于设计高度的问题。
在一个实施方式中，在第一注入模块20与密封模块40之间，还包括：第四注入模块。该第四注入模块用于向油管13内注入第二气体，以将油管13内剩余的第一保护液19全部驱替至油套环空内。由于在第一注入模块20之后，油管13内会残存有第一保护液19，因此为了将第一保护液19全部输入至油套环空内，以减少第一保护液19的用量，需要将油管13内剩余的第一保护液19全部驱替至油套环空内。因此通过向油管13内注入第二气体使得油管13内剩余的第一保护液19在第二气体的压力下向油套环空流动，从而实现将油管13内剩余的第一保护液19全部驱替至油套环空内的目的。优选地，第二气体为氮气。
在一个具体的实施方式中，从油管13内注入氮气，以使氮气能在油管13内驱替至设计深度1800m，直至观察到油套环空返出的第一保护液19。
在本实施方式中，获取模块60用于获取油套环空内的液面高度。
具体地，在井口，利用液面测试仪器，测量油套环空内的第一保护液19的液面高度。该液面测试仪器可以是液位计，该液位计可以采用现有的构造，对此本申请不再赘述。该液面高度为井口至液面之间的距离。
在一个实施方式中，在密封模块40与获取模块60之间，还包括：验证模块。该验证模块用于向油套环空内注入第三气体，以验证滑套的密封性。优选地，第三气体为氮气。
在一个具体的实施方式中，从油套环空内注入氮气至10MPa，稳压30min压力不降，验证循环滑套密封性。
在本实施方式中，计算模块80用于根据液面高度和预定高度计算补液体积。
在一个具体的实施方式中，在井口，利用液面回声仪，测量2次，测量液面高度分别为535m和542m；取两者平均，确定液面高度为538.5m。
在一个实施方式中，当液面高度大于预定高度相等时，补液体积为
其中：V—补液体积，其单位为m3；h—第一保护液19的液面高度，其单位为m；h1—预定高度，其单位为m；φc—套管15内径，其单位为m；φt—油管13外径，其单位为m。
在一个具体的实施方式中，预定高度为150m，由于液面高度538.5m大于预定高度150m，所以需要补加的环空高度为538.5-150＝388.5m。利用油套管15的尺寸数据，可确定需要补加的第二保护液的补液体积。该井油管13外径为88.9mm，套管15内径为159.4mm，则需要环空补液的体积为5.34m3，取5.4m3。
在一个实施方式中，当液面高度与预定高度相等时，补液体积为0。
在本实施方式中，第二注入模块100用于向油套环空内注入第二保护液，其中第二保护液的体积为补液体积。
具体地，当液面高度大于预定高度时，通过油套环空的开口端向油套环空内注入预定体积的第二保护液以使油套环空内的液面高度达到预定高度。进一步地，采用排量小于第一保护液19的排量向油套环空内注入第二保护液。
在一个具体的实施方式中，采用0.1m3/min的排量从油套环空加注第二保护液，直至将5.4m3第二保护液加注完成。
优选地，为了避免不同的保护液之间发生反应，以确保能对套管15的内壁和油管13的外壁起到防腐蚀的作用，第一保护液19的组分与第二保护液的组分相同。
在本实施方式中，第三注入模块120用于向油套环空内注入预定压力的第一气体。由于油套环空上部由井口密封，下步由封隔器11密封，因此油套环空是一个封闭空间。如果油套环空内充满保护液，那么由于液体不可压缩，所以当油套环空内温度压力发生变化时，将导致油套环空的体积和保护液的体积发生变化，该两者共同作用的结果是油套环空内的压力大幅变化，进而容易损坏套管15和油管13。由此，在油套环空内注入预定压力的第一气体，通过气体的可压缩特性，缓冲压力变化，以避免温度压力变化，导致油套环空体积发生变化，进而导致油套环空压力突变的情况。优选地，第一气体为氮气，当然，该第一气体还可以是其他的气体，对此本申请不作规定。
以上仅为本发明的几个实施例，本领域技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。
Claims (11)
1.一种保护液的液面高度控制方法，其特征在于，包括：
向油管内注入第一保护液，且所述第一保护液能通过滑套流入油套环空内，其中，所述滑套设置于所述油管上；
密封所述滑套，以隔断所述油套环空与所述油管；
获取油套环空内的液面高度；
根据所述液面高度和预定高度计算补液体积；
向所述油套环空内注入第二保护液，其中所述第二保护液的体积为所述补液体积；
向所述油套环空内注入预定压力的第一气体。
2.根据权利要求1所述的保护液的液面高度控制方法，其特征在于，步骤根据所述液面高度和预定高度计算补液体积，具体包括：当所述液面高度大于所述预定高度相等时，所述补液体积为
其中：V—补液体积，其单位为m3；h—所述第一保护液的液面高度，其单位为m；h1—预定高度，其单位为m；φc—套管内径，其单位为m；φt—油管外径，其单位为m。
3.根据权利要求1所述的保护液的液面高度控制方法，其特征在于，步骤根据所述液面高度和预定高度计算补液体积，具体包括：当所述液面高度与所述预定高度相等时，所述补液体积为0。
4.根据权利要求1所述的保护液的液面高度控制方法，其特征在于：所述第一保护液的组分与所述第二保护液的组分相同。
5.根据权利要求1所述的保护液的液面高度控制方法，其特征在于，在步骤向油管内注入第一保护液，且所述第一保护液能通过滑套流入油套环空内，其中，所述滑套设置于所述油管上与步骤密封所述滑套，以隔断所述油套环空与所述油管之间，还包括：
向所述油管内注入第二气体，以将所述油管内剩余的所述第一保护液全部驱替至所述油套环空内。
6.根据权利要求5所述的保护液的液面高度控制方法，其特征在于：所述第二气体为氮气。
7.根据权利要求1所述的保护液的液面高度控制方法，其特征在于，在步骤密封所述滑套，以隔断所述油套环空与所述油管与步骤获取油套环空内的液面高度之间，还包括：
向所述油套环空内注入第三气体，以验证所述滑套的密封性。
8.根据权利要求7所述的保护液的液面高度控制方法，其特征在于：所述第三气体为氮气。
9.根据权利要求1所述的保护液的液面高度控制方法，其特征在于：当所述液面高度大于预定高度时，通过所述油套环空的开口端向所述油套环空内注入预定体积的第二保护液以使所述油套环空内的液面高度达到所述预定高度。
10.根据权利要求1所述的保护液的液面高度控制方法，其特征在于：所述第一气体为氮气。
11.一种保护液的液面高度控制装置，其特征在于，包括：
第一注入模块，所述第一注入模块用于向油管内注入第一保护液，且所述第一保护液能通过滑套流入油套环空内，其中，所述滑套设置于所述油管上；
密封模块，所述密封模块用于密封所述滑套，以隔断所述油套环空与所述油管；
获取模块，所述获取模块用于获取油套环空内的液面高度；
计算模块，所述计算模块用于根据所述液面高度和预定高度计算补液体积；
第二注入模块，所述第二注入模块用于向所述油套环空内注入第二保护液，其中所述第二保护液的体积为所述补液体积；
第三注入模块，所述第三注入模块用于向所述油套环空内注入预定压力的第一气体。
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