[發明專利]一種氣井油套環空安全管控裝置及其管控方法

在審

• 申請號: 201610019060.7
• 申請日: 2016-01-13
• 公開（公告）號: CN105569632A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 曾德智;董寶軍;喻智明;施太和;張智;蔣益君;任建;扈俊穎;鐘顯康;何奇垚
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B44/00
• 分類號: E21B44/00;E21B47/06;E21B47/07
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技術領域

本發明涉及一種氣井油套環空安全管控裝置及其管控方法，屬于油氣井安全技術領域。

背景技術

隨著石油天然氣工業的發展，天然氣井生產大都面臨高溫、高壓或高含腐蝕性氣體的井下環境。國內外氣井油套環空、技管環空等環空異常帶壓現象逐漸增多，環空帶壓(SCP)是指井口處的環空壓力經過卸壓后又重新恢復到卸壓前壓力水平的現象。油氣井都是由很多層套管組成的，構成若干個環形空間。根據環空所處位置不同，可以將環空由內到外依次表示為A環空、B環空、C環空。A環空表示油管和生產套管之間的環空，B環空表示生產套管和與之相鄰的上一層中間套管之間的環空，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空。氣井環空帶壓產生的主要原因有：溫度導致環空流體熱膨脹誘發的環空帶壓、井下作業施加的環空帶壓、環空竄流誘發的環空帶壓以及密封失效導致的環空帶壓。氣井環空帶壓影響井筒完整性，嚴重危及井筒本質安全，是全世界石油工業界面臨的共同難題和安全問題。

目前，保護氣井油套環空、減少環空帶壓發生的主要技術措施向油套環空中加注環空保護液，它具有殺菌、除垢、緩蝕的作用，同時能降低油管與環空之間的壓差，減輕套管頭和封隔器承受的壓力。對于部分氣井仍出現的環空帶壓情況，通常采用的手段是將環空直接放噴泄壓。但這些措施還不夠完善，一是缺乏環空保護液液面的監測，不能及時發現環空保護液可能存在的漏失情況和輔助井下作業；二是缺乏對環空中的環空保護液緩蝕效果及氣液相介質的壓力、溫度等參數進行動態監測，并且無法進行取樣分析，導致不能有效分析判斷環空帶壓的原因并采取相應的措施。

針對上述問題，需要研究一種氣井油套環空安全管控裝置及其管控方法，解決五個問題：一是監測A環空的液面高度；二是監測油套環空中介質的壓力、溫度、流量；三是檢測環空介質對管材的腐蝕速率；四是控制環空氣體的放噴；五是是根據監測油套環空的各項監測數據，判斷環空帶壓的原因。

發明內容

本發明目的是提供一種氣井油套環空安全管控裝置及其管控方法，用于監測油套環空中的氣液相介質壓力、溫度、流量、對金屬的腐蝕情況及控制油套異常環空帶壓。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種氣井油套環空安全管控裝置，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環空泄壓管線(58)一端通過采油樹(24)上7#閘閥(10)、8#閘閥(11)與井筒裝置(59)中A環空(63)連通，所述的套管頭(23)上B環空泄壓管線(18)一端與套管頭(23)上9#閘閥(15)、10#閘閥(17)與井筒裝置(59)中B環空(64)連通，所述的套管頭(23)上C環空泄壓管線(22)一端與套管頭(23)上11#閘閥(19)、12#閘閥(21)與井筒裝置(59)中C環空(65)連通；所述的采油樹(24)上環空液面監測儀(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環空液面監測儀(14)的信號電纜匯集于數據終端處理器(67)；A環空泄壓管線(58)的另一端與B環空泄壓管線(18)、C環空泄壓管線(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)通過環空介質取樣單元(62)中1#調節閥(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)通過放噴點火裝單元(60)中21#閘閥(55)與放噴管線(48)相連；環空介質取樣單元(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。

本發明涉及的氣井油套環空安全管控裝置的操作方法包括以下步驟：

1、常開套管頭(23)上7#閘閥(10)、9#閘閥(15)、11#閘閥(19)；