一種環(huán)空帶壓診斷裝置及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提出了一種環(huán)空帶壓診斷裝置及方法，該裝置包括：用于監(jiān)測(cè)環(huán)空內(nèi)液面的液面監(jiān)測(cè)儀，用于監(jiān)測(cè)壓力的壓力傳感器，用于監(jiān)測(cè)放噴流量的流量計(jì)。其中在井口套壓考克處安裝有一四通，四通接用于環(huán)空液面監(jiān)測(cè)的發(fā)射槍?zhuān)糜诒O(jiān)測(cè)壓力的壓力傳感器，以及用于放氣的高壓管線閥門(mén)，在高壓管線閥門(mén)上裝有流量計(jì)和壓力傳感器。方法包括：通過(guò)液面監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)當(dāng)前環(huán)空內(nèi)的液面高度，并根據(jù)液面距離井口的高度計(jì)算出當(dāng)前環(huán)空的容積；開(kāi)啟設(shè)置于套管四通處的閥門(mén)進(jìn)行放噴，并通過(guò)流量計(jì)計(jì)算放噴氣體的體積；通過(guò)設(shè)置于閥門(mén)處的壓力傳感器監(jiān)測(cè)放噴、停止放噴后壓力變化，持續(xù)通過(guò)液面監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)當(dāng)前環(huán)空內(nèi)的液面高度以判斷環(huán)空是否有泄漏。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種環(huán)空帶壓診斷裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種油氣井生產(chǎn)測(cè)試【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是指一種環(huán)空帶壓診斷裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在進(jìn)行油氣井生產(chǎn)測(cè)試時(shí)，為了防止鉆井中的腐蝕性氣體(例如H2S)泄漏進(jìn)環(huán)空，通常都會(huì)采用加注環(huán)控保護(hù)液的方式對(duì)套管進(jìn)行保護(hù)，防止腐蝕性氣體在井口附近積聚腐蝕套管。
[0003]但是現(xiàn)有技術(shù)中，因普光氣田產(chǎn)井普遍含H2S氣體較高，部分高達(dá)10%以上。高含硫氣體泄漏進(jìn)環(huán)空，在井口附近聚積，最終腐蝕套管。前期采用的加注環(huán)空保護(hù)液的方法，對(duì)套管進(jìn)行保護(hù)。
[0004]但是這種方式有可能由于以下情況導(dǎo)致保護(hù)液無(wú)法對(duì)環(huán)空進(jìn)行保護(hù):生產(chǎn)管柱滲漏導(dǎo)致環(huán)空保護(hù)液漏失井、套管柱發(fā)生滲漏導(dǎo)致環(huán)空保護(hù)液漏失井、環(huán)空保護(hù)液未加注滿井、環(huán)空保護(hù)液性能指標(biāo)不合格井。經(jīng)過(guò)分析后發(fā)現(xiàn)，存在上述泄漏主要是由于環(huán)空發(fā)生泄漏。因此如何監(jiān)控環(huán)空是否發(fā)生了泄漏以及泄漏的程度對(duì)于安全生產(chǎn)至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷和不足，本發(fā)明的目的是提出一種結(jié)構(gòu)更為合理，現(xiàn)場(chǎng)操作更為方便直觀，并能夠監(jiān)控環(huán)空是否泄露的環(huán)空帶壓診斷裝置及方法。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出了一種環(huán)空帶壓診斷裝置，包括::用于監(jiān)測(cè)壓力的壓力傳感器，用于監(jiān)測(cè)放噴流量的流量計(jì)；其中在井口套壓考克處安裝有一四通，四通連接用于環(huán)空液面監(jiān)測(cè)的液面監(jiān)測(cè)儀的發(fā)射槍、用于監(jiān)測(cè)壓力的壓力傳感器、以及用于放氣的高壓管線閥門(mén)；在高壓管線閥門(mén)上裝有流量計(jì)和壓力傳感器。
[0007]其中，所述液面監(jiān)測(cè)儀包括用于發(fā)射聲波信號(hào)的聲波發(fā)生器，用于接收返回的聲波信號(hào)的聲波接收器，用于對(duì)所述返回的信號(hào)進(jìn)行濾波的濾波器，以及用于根據(jù)所述濾波器濾波后的信號(hào)獲取液面信息的處理器。
[0008]其中，所述濾波器為低頻濾波器和高頻濾波器；所述低頻濾波器和高頻濾波器分別電連接所述聲波接收器以使所述聲波接收器將接收到的信號(hào)分別發(fā)送到所述低頻濾波器和高頻濾波器；所述低頻濾波器和高頻濾波器分別電連接所述處理器。
[0009]其中，所述脈沖發(fā)生器包括:用于產(chǎn)生聲波脈沖的發(fā)射槍?zhuān)l(fā)射槍通過(guò)環(huán)空內(nèi)壓力與發(fā)射槍之間的壓差作用產(chǎn)生聲波。
[0010]其中，所述發(fā)射槍設(shè)有充氣口、氣體泄壓口，以及聲波信號(hào)發(fā)射口，所述充氣口和氣體泄壓口通過(guò)所述內(nèi)腔導(dǎo)通，所述發(fā)射槍聲波信號(hào)發(fā)射口處設(shè)有控制所述聲波開(kāi)啟/關(guān)閉的閥門(mén)。
[0011]本發(fā)明實(shí)施例還提出了一種應(yīng)用如前任意一項(xiàng)所述的裝置對(duì)環(huán)空帶壓進(jìn)行診斷的方法，包括:[0012]步驟1、通過(guò)液面監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)當(dāng)前油井管和環(huán)空內(nèi)的液面高度，并根據(jù)液面距離井口的高度計(jì)算出當(dāng)前環(huán)空的容積；
[0013]步驟2、開(kāi)啟設(shè)置于套管四通處的閥門(mén)進(jìn)行放噴，并通過(guò)流量計(jì)計(jì)算放噴氣體的體積
[0014]步驟3、通過(guò)設(shè)置于閥門(mén)處的壓力傳感器監(jiān)測(cè)放噴、停止放噴后壓力變化，持續(xù)通過(guò)液面監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)當(dāng)前環(huán)空內(nèi)的液面高度以判斷環(huán)空是否有泄漏。
[0015]步驟4、根據(jù)油井和環(huán)空壓力變化，以及各個(gè)環(huán)空內(nèi)液面變化，確定油井與各個(gè)環(huán)空之間是否發(fā)生泄露。
[0016]步驟5、根據(jù)監(jiān)測(cè)環(huán)空容積和壓力要求，確定注入氮?dú)饬俊?br> [0017]本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案的有益效果是:本發(fā)明提出的裝置和方法，可以對(duì)生產(chǎn)氣井環(huán)空進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以防止環(huán)空發(fā)泄泄露導(dǎo)致對(duì)套管的腐蝕損壞。同時(shí)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，很容易在現(xiàn)場(chǎng)推廣，無(wú)需增加過(guò)多設(shè)備。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為液面監(jiān)測(cè)工作示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為本發(fā)明實(shí)施例的環(huán)空帶壓診斷方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例一做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0022]本發(fā)明提出了一種環(huán)空帶壓診斷裝置，包括:用于監(jiān)測(cè)壓力的壓力傳感器，用于監(jiān)測(cè)放噴流量的流量計(jì)。其中在井口套壓考克處安裝有一四通，四通接用于環(huán)空液面監(jiān)測(cè)的發(fā)射槍?zhuān)糜诒O(jiān)測(cè)壓力的壓力傳感器，以及用于放噴的高壓管線閥門(mén)，在高壓管線閥門(mén)上裝有流量計(jì)和壓力傳感器。
[0023]如圖2所示的，該系統(tǒng)包括了:
[0024]套管四通的考克1:從該處進(jìn)行診斷，動(dòng)用的井口設(shè)備最少，最方便；
[0025]四通2:和考克I的接口要匹配，一般是AC高壓扣，或1/2" NPT ft ；
[0026]壓力傳感器3:用來(lái)監(jiān)測(cè)井口套壓。一般至少要監(jiān)測(cè)A環(huán)空和B環(huán)空的套壓。油壓可由油壓表直接讀出來(lái)；
[0027]液面監(jiān)測(cè)設(shè)備4:用來(lái)監(jiān)測(cè)液面，監(jiān)測(cè)次數(shù)根據(jù)需要而定，一般一小時(shí)監(jiān)測(cè)一次并記錄分析；
[0028]考克5:用于監(jiān)測(cè)液面時(shí)，密封監(jiān)測(cè)通道；
[0029]考克6:用來(lái)調(diào)流量，采用用0.5"針閥式的；
[0030]流量計(jì)7:用來(lái)監(jiān)測(cè)流量。為了監(jiān)測(cè)精確，可用不同量程的備用。量程范圍在10-5000m3/d。
[0031]信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置8:用來(lái)將壓力傳感器和流量計(jì)監(jiān)測(cè)的信號(hào)轉(zhuǎn)換成電腦可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)；
[0032]終端處理9:通過(guò)電腦軟件作圖，顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以便即時(shí)診斷。
[0033]放噴10:將含有H2S的氣體引到井場(chǎng)外放噴。[0034]井口蓋11:測(cè)量井口蓋到四通考克的空間，以便判斷是否需要將發(fā)射槍進(jìn)行轉(zhuǎn)向。一般，垂直接在考克上時(shí)，監(jiān)測(cè)效果最好。但空間受限時(shí)，不得不將發(fā)射槍轉(zhuǎn)換成水平位置的以保證槍能安裝上去。
[0035]井場(chǎng)12:考克6和流量計(jì)7引到井場(chǎng)外，方便操作。
[0036]如圖1所示，所述液面監(jiān)測(cè)裝包括包括:用于產(chǎn)生聲波脈沖的發(fā)射槍11、用于以及連接所述發(fā)射槍的氮?dú)鈿馄炕蚨趸細(xì)馄?、用于接收處理聲波信號(hào)的監(jiān)測(cè)儀13，監(jiān)測(cè)儀13通過(guò)連線與發(fā)射槍11相連。發(fā)射槍11固定在四通上。
[0037]在使用時(shí)，可以通過(guò)發(fā)射槍產(chǎn)生一個(gè)聲波脈沖，對(duì)套管里氣體形成聲波脈沖。聲波在套管里的氣體中傳播，有一部分會(huì)在油管接頭、油管錨和套管穿孔等截面變化的地方反射回來(lái)；另一部分則在氣液界面處反射回來(lái)。井口的接收器脈沖接收器接收到反射信號(hào)后，通過(guò)濾波器過(guò)濾后發(fā)送給處理器。
[0038]由于聲波脈沖信號(hào)在氣體中傳播，遇到不同規(guī)則的障礙物發(fā)射回來(lái)的能量是不一樣的。設(shè)置為雙通道，即過(guò)濾器可以為低頻濾波器和高頻濾波器；所述低頻濾波器和高頻濾波器分別電連接所述聲波接收器以使所述接收器將接收到的信號(hào)分別發(fā)送到所述低頻濾波器和高頻濾波器；所述低頻濾波器和高頻濾波器分別電連接所述處理器。其中，低頻濾波器和高頻濾波器分別連接一個(gè)放大電路，以進(jìn)行信號(hào)放大。這樣就可以在進(jìn)行液面監(jiān)測(cè)的同時(shí)，也監(jiān)測(cè)井內(nèi)接箍或其它障礙物。
[0039]其中，所述發(fā)射槍設(shè)有充氣口、氣體泄壓口，以及聲波信號(hào)發(fā)射口，所述充氣口和氣體泄壓口通過(guò)所述內(nèi)腔導(dǎo)通，所述發(fā)射槍聲波信號(hào)發(fā)射口處設(shè)有控制所述聲波開(kāi)啟/關(guān)閉的閥門(mén)。
[0040]在工作時(shí)，發(fā)射槍固定在四通上，發(fā)射槍通過(guò)壓差作用發(fā)出聲波信號(hào)。聲波信號(hào)反饋回來(lái)有兩組信息，一組是套管(鉆柱)接箍信號(hào)，一組是液面信號(hào)。通過(guò)發(fā)射槍的麥克風(fēng)接收、反饋至濾波器過(guò)濾雜波、信息處理器處理放大。處理器是雙通道處理器，一個(gè)通道處理套管(鉆柱)接箍信號(hào)，另一通道處理液面信號(hào)。最后這兩組信號(hào)處理成兩組曲錢(qián)打印出來(lái)，工程人員讀取曲線、計(jì)算出液面深度。
[0041]其中，本發(fā)明實(shí)施例的液面監(jiān)測(cè)儀，其工作原理是:
[0042]發(fā)射信號(hào):發(fā)射槍通過(guò)壓差作用產(chǎn)生聲波在井筒中傳播、反射。
[0043]接收處理:液面監(jiān)測(cè)儀通過(guò)連線與發(fā)射槍相連，接收接箍、障礙物或液面反射信號(hào)并分別處理。
[0044]信號(hào)解釋:通過(guò)監(jiān)測(cè)曲線找到液面位置，并計(jì)算液面深度。
[0045]其中，計(jì)算液面深度的方式主要有兩種方法:
[0046]接箍法:將液面信號(hào)和接箍信號(hào)與實(shí)際下井管串對(duì)比。
[0047]聲速法:通過(guò)溫度T、壓力P以及氣相成分等，計(jì)算出聲速V，再利用監(jiān)測(cè)曲線上的時(shí)間t，從而計(jì)算出液面位置H。因井溫從上往下是變化的，考慮氣柱壓力時(shí)，壓力也是變化的，要準(zhǔn)確計(jì)算出液面位置，需要進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。
[0048]本發(fā)明實(shí)施例還包括:四通:四通連接在考克上，其作用如下:將發(fā)射槍的安裝位置由垂直變成水平，以保證受限空間能安裝發(fā)射槍?zhuān)煌ㄟ^(guò)連接高壓管線對(duì)環(huán)空內(nèi)氣體進(jìn)行放噴；安裝壓力傳感器監(jiān)測(cè)環(huán)空壓力。
[0049]四通內(nèi)通孔5_8mm，材質(zhì)要求防硫。根據(jù)普光氣田現(xiàn)有采油樹(shù)考克類(lèi)型，可將四通接考克處的扣型加工成1/2 " NPT，再做一個(gè)1/2 " NPT母轉(zhuǎn)M20 X 1.5公和一個(gè)1/2 " NPT母轉(zhuǎn)11/8" AE公的兩個(gè)接頭，接頭材質(zhì)和四通一樣。
[0050]壓力表(壓力傳感器):壓力表要求防硫。壓力級(jí)別為50MPa。壓力表要有連線接到電腦，能同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。
[0051]氣體流量計(jì):安裝在四通連接高壓管線處?？紤]井下氣柱體積及稀釋到空氣中時(shí)的流量，以及放噴時(shí)間，從而確定流量計(jì)量程。因?yàn)閴毫Ρ砬坝锌伎丝烧{(diào)控壓力，所以，該表承壓能力要求不高，30MPa即可。流量計(jì)量程范圍根據(jù)環(huán)空內(nèi)氣體體積情況以及放噴速度而定，現(xiàn)場(chǎng)可準(zhǔn)備不同量程的氣體流量計(jì)備用。
[0052]高壓管線:壓力級(jí)別50MPa，材質(zhì)防硫。長(zhǎng)度要足夠連接到井場(chǎng)外放噴。同時(shí)要有三通來(lái)裝考克和流量計(jì)。因?yàn)闅怏w是通過(guò)鉆井四通上的考克放出來(lái)的，所以，該管線內(nèi)徑5-8mm即可。同時(shí)還要配有高壓快速接頭。
[0053]針形閥(考克):用來(lái)調(diào)節(jié)放噴流量。同時(shí)，液面監(jiān)測(cè)時(shí)要求有密封通道，該閥用來(lái)封堵四通的另一端。材質(zhì)要求防硫，壓力級(jí)別為50MPa。
[0054]本發(fā)明實(shí)施例還提出了一種應(yīng)用前述的裝置對(duì)環(huán)空帶壓進(jìn)行診斷的方法，其流程如圖3所示的,包括:
[0055]步驟1、通過(guò)液面監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)當(dāng)前油井管和環(huán)空內(nèi)的液面高度，并根據(jù)液面距離井口的高度計(jì)算出當(dāng)前環(huán)空的容積；
[0056]步驟2、開(kāi)啟設(shè)置于套管四通處的閥門(mén)進(jìn)行放噴，并通過(guò)流量計(jì)計(jì)算放噴氣體的體積
[0057]步驟3、通過(guò)設(shè)置于閥門(mén)處的壓力傳感器監(jiān)測(cè)放噴、停止放噴后壓力變化，持續(xù)通過(guò)液面監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)當(dāng)前環(huán)空內(nèi)的液面高度以判斷環(huán)空是否有泄漏。
[0058]步驟4、根據(jù)油井和環(huán)空壓力變化，以及各個(gè)環(huán)空內(nèi)液面變化，確定油井與各個(gè)環(huán)空之間是否發(fā)生泄露。
[0059]步驟5、根據(jù)監(jiān)測(cè)環(huán)空容積和壓力要求，確定注入氮?dú)饬俊?br> [0060]當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)空帶壓診斷裝置，其特征在于，包括:用于監(jiān)測(cè)壓力的壓力傳感器，用于監(jiān)測(cè)放噴流量的流量計(jì)；其中在井口套壓考克處安裝有一四通，四通連接用于環(huán)空液面監(jiān)測(cè)的液面監(jiān)測(cè)儀的發(fā)射槍、用于監(jiān)測(cè)壓力的壓力傳感器、以及用于放氣的高壓管線閥門(mén)；在高壓管線閥門(mén)上裝有流量計(jì)和壓力傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)空帶壓診斷裝置，其特征在于，所述液面監(jiān)測(cè)儀包括用于發(fā)射聲波信號(hào)的發(fā)射槍?zhuān)糜诮邮辗祷氐穆暡ㄐ盘?hào)的接收器，用于對(duì)所述返回的聲波信號(hào)進(jìn)行濾波的濾波器，以及用于根據(jù)所述濾波器濾波后的信號(hào)獲取液面信息的處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)空帶壓診斷裝置，其特征在于，所述濾波器為低頻濾波器和高頻濾波器；所述低頻濾波器和高頻濾波器分別電連接所述聲波接收器以使所述聲波接收器將接收到的信號(hào)分別發(fā)送到所述低頻濾波器和高頻濾波器；所述低頻濾波器和高頻濾波器分別電連接所述處理器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)空帶壓診斷裝置，其特征在于，所述脈沖發(fā)生器包括:用于產(chǎn)生聲波脈沖的發(fā)射槍?zhuān)约斑B接所述發(fā)射槍的氮?dú)鈿馄炕蚨趸細(xì)馄俊?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的環(huán)空帶壓診斷裝置，其特征在于，所述發(fā)射槍設(shè)有充氣口、氣體泄壓口，以及聲波信號(hào)發(fā)射口，所述充氣口和氣體泄壓口通過(guò)所述內(nèi)腔導(dǎo)通，所述發(fā)射槍聲波信號(hào)發(fā)射口處設(shè)有控制所述聲波開(kāi)啟/關(guān)閉的閥門(mén)。
6.一種應(yīng)用如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的裝置對(duì)環(huán)空帶壓進(jìn)行診斷的方法，包括: 步驟1、通過(guò)液面監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)當(dāng)前油井管和環(huán)空內(nèi)的液面高度，并根據(jù)液面距離井口的高度計(jì)算出當(dāng)前環(huán)空的容積； 步驟2、開(kāi)啟設(shè)置于套管四通處的閥門(mén)進(jìn)行放噴，并通過(guò)流量計(jì)計(jì)算放噴氣體的體積 步驟3、通過(guò)設(shè)置于閥門(mén)處的壓力傳感器監(jiān)測(cè)放噴、停止放噴后壓力變化，持續(xù)通過(guò)液面監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)當(dāng)前環(huán)空內(nèi)的液面高度以判斷環(huán)空是否有泄漏。 步驟4、根據(jù)油井和環(huán)空壓力變化，以及各個(gè)環(huán)空內(nèi)液面變化，確定油井與各個(gè)環(huán)空之間是否發(fā)生泄露。 步驟5、根據(jù)監(jiān)測(cè)環(huán)空容積和壓力要求，確定注入氮?dú)饬俊?br> 【文檔編號(hào)】E21B47/18GK103726834SQ201210379885
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月10日
【發(fā)明者】徐開(kāi)放, 賀志剛 申請(qǐng)人:北京格瑞迪斯石油技術(shù)有限公司