CN105401925A - 储气库井底节流装置和节流方法 - Google Patents

储气库井底节流装置和节流方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种储气库井底节流装置和节流方法。所述储气库井底节流装置包括：电力控制装置，设置在地面上；采气管柱，设置在井筒中；封隔器，设置在所述采气管柱与井筒之间；螺杆泵，连接在所述采气管柱的底端；耗电装置，连接所述螺杆泵；监测井筒底部流体类别和性能的监测装置，设置在井筒的底部并位于所述耗电装置之下；电缆，连接所述电力控制装置、所述耗电装置和所述监测装置。所述节流方法采用所述储气库井底节流装置。本发明解决了现有的采气过程中采气装备投资高、能量利用率低和后期不能大幅度提高产能的问题。

Description

储气库井底节流装置和节流方法
技术领域
本发明涉及油气储运领域，具体涉及一种储气库井底节流装置和节流方法。
背景技术
在储气库采气过程中，一般依靠较高的地层压力，自喷采气，在井口安装高压采气树和气嘴，控制流量，以降低气流压力，满足后续气质处理和外输需求。
但气嘴节流的方式，有三个局限性：①需配备耐压等级高的采气管柱和采气树，增加投资；②能量效率低，如气流的动能没有利用，节流后产生的冷能不仅没有利用，而且还需在井口注醇等物质防止冻堵，增加采气费用；③采气后期气井产能低时，通过调节气嘴等不能大幅度增加才气量，提高产能的作用微弱。
综上所述，现有采气技术中，储气库采气过程中，采用气嘴节流至少存在着能量利用率低、节流效果不好的问题。
发明内容
本发明提供一种储气库井底节流装置和节流方法，以解决储气库采气过程中，采用气嘴节流至少存在着能量利用率低、节流效果不好的问题。
为此，本发明提出一种储气库井底节流装置，所述储气库井底节流装置包括：
电力控制装置，设置在地面上；
采气管柱，设置在井筒中；
封隔器，设置在所述采气管柱与井筒之间；
螺杆泵，连接在所述采气管柱的底端；
耗电装置，连接所述螺杆泵；
监测井筒底部流体类别和性能的监测装置，设置在井筒的底部并位于所述耗电装置之下；
电缆，连接所述电力控制装置、所述耗电装置和所述监测装置。
进一步地，所述耗电装置包括发电机。
进一步地，所述电缆从地面沿着所述采气管柱的外侧并经过所述采气管柱连接所述电力控制装置、所述耗电装置和所述监测装置。
进一步地，所述电力控制装置还和地面电网相连，所述电力控制装置包括变压器和变频控制器。
进一步地，所述监测装置包括：液位感应器、温度传感器和压力传感器。
本发明还提供一种储气库节流方法，储气库节流方法可以采用前面的所述储气库井底节流装置，所述储气库节流方法包括以下步骤：
步骤A:监测流入井底的流体类别、温度和压力参数，将上述参数传送到地面的电力控制装置；
步骤B:当电力控制装置判断井底气体达到设定压力时，启动节流发电功能模式，使气体进入位于井筒中的螺杆泵，推动螺杆泵的螺杆转动，将气体自身蕴藏的压力能量转化为螺杆的动能，流经螺杆后气体能量和密度降低，压力降低，实现节流。
进一步地，所述储气库节流方法还包括步骤C:将螺杆获得的动能传递给发电装置，实现发电。
进一步地，步骤C中，发出的电能经电缆传输到地面上的电力控制装置，然后由电力控制装置外输给地面电网。
进一步地，所述储气库节流方法还包括步骤D:在步骤C的实施过程中，当监测到井底的地层能量不够充足的时候，停止螺杆泵发电，通过地面上的电力控制装置向发电装置输入电能，带动发电装置转动，从而将动力传递给螺杆泵，带动使螺杆泵开启排液和排气功能。
进一步地，所述地层能量不够充足是指以下情况：流入井底的气量变少、或含水量增多、或产气量达不到设计的数值。
本发明解决了现有的采气过程中采气装备投资高、能量利用率低和后期不能大幅度提高产能的问题。而现有采气技术中，存在着能量利用率低、不能大幅度提高产能等问题。
本发明具备诸多功能，即节流、发电和助排液提高产能。本发明将节流装置移动至井底，从源头上进行节流，降低了后序的采气管柱和地面设施的压力等级，降低了工程造价，提高储气库的安全性，且流程改进的工作量不大，投资较小，新开发的产品有盈利空间，此举在一定程度上提高储气库盈利能力。
附图说明
图1为本发明的储气库井底节流装置的结构示意图；
附图标号说明：
1电力控制装置2电缆3采气管柱4封隔器5螺杆泵6耗电装置7监测装置
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明。
如图1所示，本发明的储气库井底节流装置包括：
电力控制装置1，设置在地面上或储气库井口之外；
采气管柱3，设置在井筒中；采气管柱3例如包括耐压等级较低的油管和耐压等级较低的采气树等设备，其功能与常规采气管柱相同；
封隔器4，设置在所述采气管柱与井筒之间；
螺杆泵5，具有一定抗腐蚀能力；连接在所述采气管柱的底端；螺杆泵是节流、发电和助力排液的直接设备；采气初期，螺旋泵节流高能量密度的气体，将部分能量转化为自身的动能，并传递给发电装置用于发电；采气末期，接收来自耗电装置的动能，助推气液向上流动；
耗电装置6，连接所述螺杆泵；耗电装置6具有发电和电动机双重功能；
监测井筒底部流体类别和性能的监测装置7，设置在井筒的底部并位于所述耗电装置之下；具有时时感测液面位置、测试温度和压力的能力；
电缆2，连接所述电力控制装置1、所述耗电装置6和所述监测装置7。电缆2连接电力控制装置1和耗电装置6，具备双向送电功能，即采气初期，电缆2将耗电装置2所发的电传送给地面，采气末期，电缆2将电力控制装置1分配的电量输送给耗电装置6。此外，电缆2还具监测装置7的通信通道的作用，电缆2包含监测装置7的通信通道。
本发明通过将螺杆泵置于井底，代替气嘴，保持节流功能的同时，实现余压发电，并在采气后期，通电后改作携液泵，提高气井产能和排液能力，最终实现井底节流、余压发电和增加排液的作用，达到降低成本、提高效益的目的。
进一步地，所述耗电装置6包括发电机。耗电装置6具有发电和电动机双重功能，具有无级变速性能，包含保护电机的附属设施；耗电装置由电机和相关保护设备组成，是本发明的动力设备，具有利用动能发电和消耗电能产生动能的功能，同时实现无级变速。采气初期，接收来自螺杆泵5的动能，带动转子发电，或根据采气需求制定节流能力，进而调节转速和发电，并将发电输送给电缆2；采气末期，接收来自电缆2的电能，带动转子旋转产生动能，传递给螺杆泵5，用于改善井产能和助推排液。
进一步地，所述电缆从地面沿着所述采气管柱的外侧并经过所述采气管柱连接所述电力控制装置、所述耗电装置和所述监测装置。这样，便于电缆安放电缆维修。
进一步地，所述电力控制装置1还和地面电网相连，所述电力控制装置包括变压器和变频控制器，还可以包括电脑或其他控制器。电力控制装置1具有变压和变频控制的能力，与电缆2和地面电网相连，具备接收来自电缆2传送的电能和外输给电网电能的功能，还具有根据气井产能变化情况，适时向电缆2送电的功能。
进一步地，所述监测装置包括：液位感应器、温度传感器(温计传感器)和压力传感器，从而准确并时时感测液面位置、测试温度和压力。
本发明还提供一种储气库节流方法，所述储气库节流方法可以采用前面所述的储气库井底节流装置；
所述储气库节流方法包括以下步骤：
步骤A:监测流入井底的流体类别、温度和压力参数，将上述参数传送到地面的电力控制装置；步骤A例如具体为：储气库中着高能量密度的气体和液体(水或油)，依靠压力流入井底，到达监测装置7，监测装置7监测或测试流体类别、温度、压力等参数，将这些参数沿着电缆2传送到电力控制装置1；
步骤B:当电力控制装置判断井底气体达到设定压力时，启动节流发电功能模式，使气体进入位于井筒中的螺杆泵，推动螺杆泵的螺杆转动，将气体自身蕴藏的压力能量转化为螺杆的动能，流经螺杆后气体能量和密度降低，压力降低，实现节流。步骤B例如具体为：当电力控制装置1判断监测装置7处流体为高压气体(高压为大于举升气体至地面所需要的压力，例如为5-70MPA)时，启动节流发电功能模式，将气体进入螺杆泵，推动螺杆转动，将气体自身蕴藏的压力能量转化为螺杆的动能，流经螺杆后气体能量密度降低，压力降低，实现节流，并因此降低了采气管柱的压力等级要求，降低工程造价，节省投资。
进一步地，所述储气库节流方法还包括步骤C:将螺杆获得的动能传递给发电装置，实现发电。电能经电缆2传输到地面，成为新的利润空间。
进一步地，步骤C中，发出的电能经电缆2传输到地面上的电力控制装置，然后由电力控制装置外输给地面电网。发电时电缆2外输电能，耗电时电缆2向耗电装置输入电能。电缆2实现双向传导电能的作用。
进一步地，所述储气库节流方法还包括步骤D:在步骤C的实施过程中，当监测到井底的地层能量不够充足的时候，停止螺杆泵发电，通过地面上的电力控制装置向发电装置输入电能，带动发电装置转动，从而将动力传递给螺杆泵，带动使螺杆泵开启排液和排气功能。
步骤D例如具体为：当电力控制装置1判断监测装置7处流体出现液相时，监测装置探测到流入井底的气量变少,或含水量(气态水)增多，或产气量达不到设计的数值时候，地层能量不够充足，准备调整螺杆泵的功能。然后，经电力控制装置调节，停止螺杆泵的节流发电功能，通过电缆2输入电能，带动耗电装置6转动，并将动力传递给螺杆泵5，螺杆泵5为流经的气体和水提供向上流动的动力，开启排液和提高井产能的功能。
进一步地，所述地层能量不够充足是指以下情况：流入井底的气量变少、或含水量增多、或产气量达不到设计的数值。
本发明针对当前储气库井口节流的现状，将节流措施设置到井底，设计螺杆泵并置于井底，代替气嘴，在保持节流功能的同时，实现发电的功能。
本发明降低采气管柱内气体压力，将原来设计的高压力等级材料降低为低压力等级的管材，降低投资。
当采气能力降低时，本发明能停止发电并为发电装置通电，变气体节流装置为流体助力装置，增加井产气能力和排液能力。
本发明流程改进的工作量不大，投资较小，新开发的产品有盈利空间，此举在一定程度上提高储气库盈利能力。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种储气库井底节流装置，其特征在于，所述储气库井底节流装置包括：
电力控制装置，设置在地面上；
采气管柱，设置在井筒中；
封隔器，设置在所述采气管柱与井筒之间；
螺杆泵，连接在所述采气管柱的底端；
耗电装置，连接所述螺杆泵；
监测井筒底部流体类别和性能的监测装置，设置在井筒的底部并位于所述耗电装置之下；
电缆，连接所述电力控制装置、所述耗电装置和所述监测装置。
2.如权利要求1所述的储气库井底节流装置，其特征在于，所述耗电装置包括发电机。
3.如权利要求1所述的储气库井底节流装置，其特征在于，所述电缆从地面沿着所述采气管柱的外侧并经过所述采气管柱连接所述电力控制装置、所述耗电装置和所述监测装置。
4.如权利要求1所述的储气库井底节流装置，其特征在于，所述电力控制装置还和地面电网相连，所述电力控制装置包括变压器和变频控制器。
5.如权利要求1所述的储气库井底节流装置，其特征在于，所述监测装置包括：液位感应器、温度传感器和压力传感器。
6.一种储气库节流方法，其特征在于，所述储气库节流方法包括以下步骤：
步骤A:监测流入井底的流体类别、温度和压力参数，将上述参数传送到地面的电力控制装置；
步骤B:当电力控制装置判断井底气体达到设定压力时，启动节流发电功能模式，使气体进入位于井筒中的螺杆泵，推动螺杆泵的螺杆转动，将气体自身蕴藏的压力能量转化为螺杆的动能，流经螺杆后气体能量和密度降低，压力降低，实现节流。
7.如权利要求6所述的储气库节流方法，其特征在于，所述储气库节流方法还包括步骤C:将螺杆获得的动能传递给发电装置，实现发电。
8.如权利要求7所述的储气库节流方法，其特征在于，步骤C中，发出的电能经电缆传输到地面上的电力控制装置，然后由电力控制装置外输给地面电网。
9.如权利要求6所述的储气库节流方法，其特征在于，所述储气库节流方法还包括步骤D:在步骤C的实施过程中，当监测到井底的地层能量不够充足的时候，停止螺杆泵发电，通过地面上的电力控制装置向发电装置输入电能，带动发电装置转动，从而将动力传递给螺杆泵，带动使螺杆泵开启排液和排气功能。
10.如权利要求9所述的储气库节流方法，其特征在于，所述地层能量不够充足是指以下情况：流入井底的气量变少、或含水量增多、或产气量达不到设计的数值。
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