CN107939342A - 一种注水井增注装置及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种注水井增注装置及施工方法，该装置包括撬座，及安装于撬座上的发电机、上液离心泵、变频电机、酸罐、水罐、减速电机及柱塞泵，所述发电机输入端连接有油箱，输出端与变频电机相连，变频电机与减速电机相连，减速电机与柱塞泵相连；所述水罐入口接井场来水管线，出口通过排水管线与柱塞泵入口连通；酸罐入口与上液离心泵相连，出口通过排酸管线与柱塞泵入口连通；柱塞泵出口通过排出管汇与井口相连。该装置可同时完成卸酸、配酸、酸液供给、酸液注入等多种功能，仅需使用一台设备即可完成在线增注作业，降低了设备使用率，作业结束后采用吹扫系统对装置中的残液进行吹扫、收集并集中处理，从而达到安全、高效、环保的增注目的。
Description
技术领域
本发明属于油、气、水井作业设备技术领域，具体涉及一种注水井增注装置及施工方法。
背景技术
在低渗透油藏中，注水困难，注水压力高是普遍存在的问题。随着注水开发年限增加，高压欠注井逐年增加，注采矛盾突出，直接影响了对应井组油井的产量和整体区块的高效开发。注水井降压增注主要采用酸化、酸压、压裂、爆燃等十多种措施方式，每年注水井酸改造措施井数达500余口，但有超过350口注水井实施多次常规增注作业后仍不能达到配注要求。因此为了解决高压欠注水井降压增注中面临的难题，开发一种具有解除多类堵塞物的能力，抑制酸化二次沉淀，缓速解堵半径大、对生产管柱腐蚀小的特点酸化工作液，可实现降低注水井酸化增注作业成本，提高解堵效率，完善酸化增注作业安全、环保性。
专利CN204532297U公布了一种油田注水装置，该装置采用隔膜计量泵，将酸液在高压下直接注入井筒内，由于隔膜计量泵本身的原因，该装置无法实现小排量的稳定注入，且排量仅靠作业人院经验判断；同时，该装置仅能将酸液注入井筒内，无法实现作业现场酸液的配置，且该装置未设计残液处理系统，施工环保风险较大。
发明内容
为了解决上述问题，实现注水井降压增注过程中酸液长时间、小排量持续精确注入，本发明提供了一种注水井增注装置及施工方法。
本发明所采用的技术方案如下：
一种注水井增注装置，包括撬座，及安装于撬座上的发电机、上液离心泵、变频电机、酸罐、水罐、减速电机及柱塞泵，所述发电机输入端连接有油箱，发电机输出端与变频电机输入端相连，变频电机输出端与减速电机输入端相连，减速电机输出端与柱塞泵相连；所述水罐的入口接井场来水管线，水罐的出口通过排水管线与柱塞泵入口连通；酸罐的入口与上液离心泵相连，酸罐的出口通过排酸管线与柱塞泵入口连通；柱塞泵出口连接有排出管汇，所述排出管汇与井口相连。
所述撬座上还安装有吹扫系统，所述吹扫系统分别与柱塞泵的上液口及上液离心泵的上液口相连。
所述排水管线上安装有自动控制闸门及第一流量计。
所述排酸管线上安装有自动控制闸门及第二流量计。
所述撬座上还安装有控制箱，所述发电机、上液离心泵、管线吹扫装置、柱塞泵自动控制闸门及第一流量计、自动控制闸门及第二流量计均连接于所述控制箱上。
所述变频电机通过联轴器与减速电机相连。
所述控制箱电连接有数据传输系统，数据传输系统通过无线连接方式连接有远程监控端。
一种利用上述注水井增注装置的注水井增注的施工方法，包括以下步骤：
1)启动发动机，打开控制箱；
2)将井场来水管线与水罐入口相连，并在水罐内注满清水；控制箱上的注入模式切换至清水注入模式，通过水罐的排水管线将清水供给至柱塞泵进行冲洗管线、试压等准备工作；
3)根据作业要求选择酸液注入模式或酸水混合注入模式，并将酸液或酸水混合液注入井内进行作业；
4)通过控制箱实时采集并显示作业过程中的所有数据；控制箱将所采集的数据通过数据传输系统上传至远程监控端，操作人员通过控制箱或远程监控端实时查看现场作业数据，对施工作业进行指导；
5)采用吹扫系统对上液离心泵和柱塞泵及排出管线内的残液进行吹扫。
所述步骤3)中酸液注入模式的具体操作方法为将上液离心泵的入口与运酸设备相连，出口直接连接至柱塞泵入口，柱塞泵将酸液通过排出管汇注入井内进行作业。
所述步骤3)中酸水混合注入模式的具体操作方法为将酸液通过上液离心泵注入酸罐内，清水通过井场注水管线注入水罐内，酸罐内的酸液通过酸罐自动控制闸门及流量计对其排出排量进行实时控制和数据采集，水罐内的清水通过水罐自动控制闸门及流量计对其排出排量进行控制和数据采集，将酸罐内的酸液和水罐内的清水按比例混合后，供给至柱塞泵，柱塞泵通过排出管汇将混合液注入井内进行作业。
本发明的技术效果为：
本发明可在作业现场将酸液和清水进行全自动配置后进行注水井降压增注作业，采用上液泵将酸液从运酸设备吸入至酸罐内，清水通过井场注水管线直接注入水罐内，采用分别安装在酸罐和清水排出管线上的自动控制闸门和流量计，计量实时控制并采集酸、水流量，实现酸、水的按比例配置，配置后的混合液通过柱塞泵直接注入井内，进行增注施工，实现了注水井降压增注过程中酸液长时间、小排量持续精确注入。
该增注装置可同时完成注水井常规措施改造流程中卸酸、配酸、酸液供给、酸液注入等多种功能，现场作业仅需使用一台设备即可完成在线增注作业，相比于常规作业方式，装置取代了卸酸车、配酸车、混砂车、压裂泵车等多种酸化改造设备，降低了设备使用率；装置可实现酸液的全自动精确配置，并具有酸、水罐加热系统和管线加热装置，满足低温环境下作业的要求，实现全天候作业，并可根据酸液配方的不同，实时调整配酸比例，同时具有酸液配置后注入、酸液直接注入、清水直接注入等多种作业方式；作业结束后采用设备自带的残液处理系统将酸、水罐、柱塞泵及高低压管线内的残液进行吹扫、收集并集中处理，从而达到安全、高效、环保的完成注水井在线增注的目的。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的俯视图
附图标记说明：
1、撬架；2、发电机；3、油箱；4、上液离心泵；5、控制箱；6、变频电机；7、吹扫系统；8、酸罐；9、水罐；10、自动控制闸门及第一流量计；11、自动控制闸门及第二流量计；12、减速电机；13、柱塞泵；14、排出管汇；15、数据传输系统；16、远程监控端。
具体实施方式
实施例1
如图1和图2所示，一种注水井增注装置，包括撬座1，及安装于撬座1上的发电机2、上液离心泵4、变频电机6、酸罐8、水罐9、减速电机12及柱塞泵13，所述发电机2输入端连接有油箱3，发电机2输出端与变频电机6输入端相连，变频电机6输出端与减速电机12输入端相连，减速电机12输出端与柱塞泵13相连；所述水罐9的入口接井场来水管线，水罐9的出口通过排水管线与柱塞泵13入口连通；酸罐8的入口与上液离心泵4相连，酸罐8的出口通过排酸管线与柱塞泵13入口连通；柱塞泵13出口连接有排出管汇14，所述排出管汇14与井口相连。
发电机2为整个系统提供动力，发电机2输入的动力通过变频电机6控制联轴器及减速电机12实现柱塞泵13排出排量的自动控制；本发明通过上液泵将酸液从运酸设备吸入至增注装置酸罐内，清水通过井场注水管线直接注入水罐，采用分别安装酸罐和清水排出管线上的自动控制闸门和流量计，计量实时控制并采集酸、水流量，配置后的混合液通过柱塞泵直接注入井内，进行增注施工作业。该装置可同时完成注水井常规措施改造流程中卸酸、配酸、酸液供给、酸液注入等多种功能，现场作业仅需使用一台设备即可完成在线增注作业，相比于常规作业方式，装置取代了卸酸车、配酸车、混砂车、压裂泵车等多种酸化改造设备，降低了设备使用率。
实施例2
在实施例1的基础上，所述撬座1上还安装有吹扫系统7，所述吹扫系统7分别与柱塞泵13的上液口及上液离心泵4的上液口相连。吹扫系统为现有技术，由空气压缩机和防爆电加热器及控制系统组成，该吹扫系统主要用于施工作业结束后将酸、水罐、柱塞泵及高低压管线内的残液进行吹扫、收集并集中处理，并具有酸、水罐加热及管线加热功能，从而达到安全、高效、环保的完成注水井在线增注的目的。
实施例3
在实施例1的基础上，所述柱塞泵13为三缸柱塞泵，采用哈氏合金材质的液力端总成和陶瓷材质的柱塞，柱塞泵防酸蚀能力出色，可满足31％盐酸+10％氢氟酸注入的要求，持续工作时长超过12小时。
所述变频电机6通过联轴器与减速电机12相连，，实现了小排量的精确控制和注入。
所述排水管线上安装有自动控制闸门及第一流量计10，所述第一流量计10与控制箱5相连；所述排酸管线上安装有自动控制闸门及第二流量计11，所述第二流量计11与控制箱5相连。安装酸罐排酸管线上的自动控制闸门和第二流量计11、水罐排水管线上的自动控制闸门和第一流量计10，可分别计量实时控制并采集酸、水流量，实现酸、水的按比例配置。
所述排出管汇14为高压管线，主要用于在线增注装置与作业井口连接；排酸管线为低压管线，用于外置供酸设备与上液离心泵相连，用于液体供给和排出。
实施例4
在实施例1的基础上，所述撬座1上还安装有控制箱5，控制箱5可对整个装置进行控制，报告上液离心泵15和柱塞泵13的转速控制、各低压管线闸门的开关控制、发电机2的启停控制等，同时对作业参数进行实时采集并显示。
所述控制箱5电连接有数据传输系统15，数据传输系统15通过无线连接方式连接有远程监控端16，所述数据传输系统15具备数据远程传输功能，作业过程中所有数据可在控制箱5内实时采集并显示，也可采用数据传输系统15上传至远程监控端16，操作人员通过控制箱5或实时查看施工现场作业参数，对施工作业进行指导。
实施例5
利用上述注水井增注装置的注水井增注的施工方法，包括以下步骤：
1)启动发动机2，打开控制箱5；
2)将井场来水管线与水罐9入口相连，并在水罐9内注满清水；控制箱5上的注入模式切换至清水注入模式，通过水罐9的排水管线将清水供给至柱塞泵13进行冲洗管线、试压等准备工作；
3)根据作业要求选择酸液注入模式或酸水混合注入模式，并将酸液或酸水混合液注入井内进行作业；
4)通过控制箱5实时采集并显示作业过程中的所有数据；控制箱5将所采集的数据通过数据传输系统15上传至远程监控端16，操作人员通过控制箱5或远程监控端16实时查看现场作业数据，对施工作业进行指导；
5)采用吹扫系统7对上液离心泵4和柱塞泵13及排出管线14内的残液进行吹扫。
实施例6
在上述实施例的基础上，该装置具备三种不同的作业模式：
清水注入模式，将井场来水管线与水罐9相连接，通过水罐9的排出管线将清水供给至柱塞泵13,柱塞泵13采用高压注入的方式，通过排出管汇14将清水注入井内；
酸液注入模式，将运酸设备内的酸液通过上液离心泵4供给至柱塞泵13，柱塞泵13采用高压注入的方式通过排出管汇14将清水注入井内；
酸水混合注入模式，酸液通过上液离心泵4注入酸罐8内，清水通过井场注水管线注入水罐9内，酸罐8内的酸液通过酸罐排酸管线上的自动控制闸门及第二流量计11对其排出排量进行实时控制和数据采集，水罐9内的清水通过水罐排水管线上自动控制闸门及第一流量计10对其排出排量进行控制和数据采集，酸罐8内的酸液和水罐9内的清水在低压排出管汇内进行按比例混合后，供给至柱塞泵13，柱塞泵13采用高压注入的方式通过排出管汇14将清水注入井内。
上述三种作业模式，可单独将清水或酸液注入井内，也可将酸液按比例配置后进行作业，且作业模式的切换在控制箱5上一键完成，满足各种工况的作业要求。
实施例7
本发明的具体应用方式为：
1).按要求连接完成高低压管线；
2).启动发动机2，打开控制系统5，准备开始酸化施工；
3).将井场来水管线与水罐9的入口相连，并在水罐9内上满清水；
4).将注入模式倒换至清水注入方式，采用水罐9内的清水通过柱塞泵13进行冲管线、试压等准备工作；
5).根据作业要求选择酸液直接注入或酸水配置后注入方式；
6).若采用酸液直接注入方式，将上液离心泵15的吸入口与运酸车相连，排出口直接连接至柱塞泵13吸入口；
7).采用控制箱5控制上液离心泵15的转速将酸液供给至柱塞泵13；
8).柱塞泵13将高压酸液通过排出管汇14注入井内进行作业；
9).若采用酸水配置后注入方式，，将上液离心泵15的吸入口与运酸车相连，排出口连接至酸罐8；
10).控制箱5控制上液离心泵15的转速为酸罐8供液；
11).在控制箱5内输入设计要求的酸水比例；
12).打开酸罐排出自动控制闸门及流量计11和水罐排出自动控制闸门及流量计10，控制箱5通过采集酸罐排出管汇和水罐排出管汇的实时排量，自动控制酸罐排出管线闸门和水罐排出管线闸门的开度，时酸罐8和水罐9的排量保持在同一比例上；
13).排出的混合液直接供给柱塞泵13；
14).柱塞泵13将高压酸液通过排出管汇14注入井内进行作业；
15).作业过程中所有数据可在控制箱5内实时采集并显示，也可采用数据传输系统15上传至远程监控端16，实现施工作业数据的远程实时查看；
16).施工结束后，采用吹扫系统7对上液离心泵15和柱塞泵13以及排出管线14内的残液进行吹扫。
上述实施例中，通信采用RS485通信协议，确保工作过程中数据传输稳定、正常。
本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。
Claims (10)
1.一种注水井增注装置，其特征在于：包括撬座(1)，及安装于撬座(1)上的发电机(2)、上液离心泵(4)、变频电机(6)、酸罐(8)、水罐(9)、减速电机(12)及柱塞泵(13)，所述发电机(2)输入端连接有油箱(3)，发电机(2)输出端与变频电机(6)输入端相连，变频电机(6)输出端与减速电机(12)输入端相连，减速电机(12)输出端与柱塞泵(13)相连；所述水罐(9)的入口接井场来水管线，水罐(9)的出口通过排水管线与柱塞泵(13)入口连通；酸罐(8)的入口与上液离心泵(4)相连，酸罐(8)的出口通过排酸管线与柱塞泵(13)入口连通；柱塞泵(13)出口连接有排出管汇(14)，所述排出管汇(14)与井口相连。
2.根据权利要求1所述的一种注水井增注装置，其特征在于：所述撬座(1)上还安装有吹扫系统(7)，所述吹扫系统(7)分别与柱塞泵(13)的上液口及上液离心泵(4)的上液口相连。
3.根据权利要求1所述的一种注水井增注装置，其特征在于：所述排水管线上安装有自动控制闸门及第一流量计(10)。
4.根据权利要求1所述的一种注水井增注装置，其特征在于：所述排酸管线上安装有自动控制闸门及第二流量计(11)。
5.根据权利要求2或3或4所述的一种注水井增注装置，其特征在于：所述撬座(1)上还安装有控制箱(5)，所述发电机(2)、上液离心泵(4)、管线吹扫装置(7)、柱塞泵(13)自动控制闸门及第一流量计(10)、自动控制闸门及第二流量计(11)均连接于所述控制箱(5)上。
6.根据权利要求1所述的一种注水井增注装置，其特征在于：所述变频电机(6)通过联轴器与减速电机(12)相连。
7.根据权利要求1所述的一种注水井增注装置，其特征在于：所述控制箱(5)电连接有数据传输系统(15)，数据传输系统(15)通过无线连接方式连接有远程监控端(16)。
8.一种利用权利要求1至7任一项注水井增注装置的注水井增注的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)启动发动机(2)，打开控制箱(5)；
2)将井场来水管线与水罐(9)入口相连，并在水罐(9)内注满清水；控制箱(5)上的注入模式切换至清水注入模式，通过水罐(9)的排水管线将清水供给至柱塞泵(13)进行冲洗管线、试压的准备工作；
3)根据作业要求选择酸液注入模式或酸水混合注入模式，并将酸液或酸水混合液注入井内进行作业；
4)通过控制箱(5)实时采集并显示作业过程中的所有数据；控制箱(5)将所采集的数据通过数据传输系统(15)上传至远程监控端(16)，操作人员通过控制箱(5)或远程监控端(16)实时查看现场作业数据，对施工作业进行指导；
5)采用吹扫系统(7)对上液离心泵(4)和柱塞泵(13)及排出管线(14)内的残液进行吹扫。
9.根据权利要求8所述的注水井增注的施工方法，其特征在于：所述步骤3)中酸液注入模式的具体操作方法为将上液离心泵(4)的入口与运酸设备相连，出口直接连接至柱塞泵(13)入口，柱塞泵(13)将酸液通过排出管汇(14)注入井内进行作业。
10.根据权利要求8所述的注水井增注的施工方法，其特征在于：所述步骤3)中酸水混合注入模式的具体操作方法为将酸液通过上液离心泵(4)注入酸罐(8)内，清水通过井场注水管线注入水罐(9)内，酸罐(8)内的酸液通过酸罐自动控制闸门及流量计(11)对其排出排量进行实时控制和数据采集，水罐(9)内的清水通过水罐自动控制闸门及流量计(10)对其排出排量进行控制和数据采集，将酸罐(8)内的酸液和水罐(9)内的清水按比例混合后，供给至柱塞泵(13)，柱塞泵(13)通过排出管汇(14)将混合液注入井内进行作业。
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