CN109798109A - 一种空气泡沫驱油试验油井气窜监测报警装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空气泡沫驱油试验油井气窜监测报警装置及方法，包括套管、油管、监控报警器和气液分离器，所述的油管位于套管内，套管上部与气液分离器下端进口连接，气液分离器上部出口与监控报警器连接。本发明合理地选择和确定监控气体的种类和监控的项目以及气体的气液分离、吸附器，能够对空气泡沫对应油井套管气组分、流量、压力以及变化的状态实现在线、顺利监控，并能根据实时数据，实现不同种类的不同用途的报警；通过不同类别的体型报警，及时采取有效措施，及时调整注入方案，遏制这些不安全因素的进一步扩大，从而降低和避免不安全事故的发生，提高注入参数的针对性，进而提高采收率的驱油效果。

Description

一种空气泡沫驱油试验油井气窜监测报警装置及方法

技术领域

本发明涉及一种空气泡沫驱油试验油井气窜监测报警装置及方法。

背景技术

目前空气泡沫试验防气窜监控装置监控的主要目标气体类别针对性不强。

目前监控装置主要监控的氧气含量，而注入气为含氮为96%以上的气体。注入气中的氧（含量低于6%），在油层温度、压力下，氧气经过与原油、溶解气等有机物反应，从油井产出后，几乎消耗殆尽，所以目前装置选择监控氧气含量存在较大的不科学性。

目前部分设备中也有将氮气作为监控气体的，但是仍然缺乏一定科学性。目前测试氮气主要有两种原理，第一种，电化学原理，是通过测试氧气量，再根据空气中氧气和氮气比例算出氮气含量的，显然用于套管气测试中存在较大的不科学性，因为套管气是从深部油层产出的，严格意义上讲，在未发生注入气气窜时不可能有氧气存在；由于注入气的氧气和有机物的低温氧化反应，注入的少量的氧气，大多数情况下，已被消耗，所以单纯依靠这种原理测试氮气，并且作为监控参数是严重存在较大的风险。第二种，色谱分离检测，这种方法测试精确度高，但是，结构复杂、对样品要求非常严格、成本高，适合室内检测；且对设备保养维护等要求极高；否则，无法在现场正常、顺利运行。

目前现场防气窜设备的配套设施不完善。主要是套管气中的间隙的、少量的凝析油、水对气体测试传感器损害严重，无法保证监控设备准确顺利完成。

目前装置选择的检测、报警参数大小的也存在一定的不科学性，会严重影响判断对注入气体从油井产出的时间，会导致对注入方案调整时机的误判，甚或造成不安全事故的发生。

发明内容

目前采用的便携式套管气检测仪，井口固定防气窜装置，采用检测目标气均是氧气，存在严重的不科学性；也有部分采用检测氧气浓度而换算氮气浓度，同样存在严重的不科学性，所以，现场无法正确及时实现监控和报警功能。本发明提供的一种空气泡沫驱油试验油井气窜监测报警装置及方法，本发明掌握气空气泡沫驱油气窜井发生气窜过程的套管气组份变化规律,早期发现注入气窜苗头，避免发生井喷等安全事故，为早期对空气泡沫驱油方案调整提供依据，从而提高空气泡沫驱油效果。

本发明采用的技术方案为：

一种空气泡沫驱油试验油井气窜监测报警装置，包括套管、油管、监控报警器和气液分离器，所述的油管位于套管内，套管上部与气液分离器下端进口连通，气液分离器上部出口与监控报警器连接。

所述的套管上部与气液分离器下端进口通过套管气出口连接管线连接，套管气出口连接管线上设置有套管气控制阀。

所述的气液分离器上部与监控报警器通过分离器出口连接管线连接。

一种空气泡沫驱油试验油井气窜监测报警方法，具体步骤为：

步骤一：打开套管气控制阀，观察出气中有无液珠存在,若有液珠存在，将液珠排干净；

步骤二：若无液珠存在，在井场外启动监控报警器，并启动空气自动校正氧气浓度校正；

步骤三：套管气出口连接管线与仪器配套的气液分离器4连接，当套管压力低于0.01MPa，排空无液珠，直接测量，当压力大于0.01MPa时，排空降压至0.01MPa以下测量；

步骤四：将分离器出口连接管线与监控报警器连接；

步骤五：启动测试按钮，仪器自动检测并记录测试气体中氧气含量，氮气含量、压力值、气体流量，确定各类报警参数；

步骤六：当检测到的各类报警参数与预定值不符合时，监控报警器2进行报警。

所述的步骤一中打开套管气控制阀，观察出气中有无液珠存在,若有液珠存在，可用卫生纸吸附排干净液珠。

所述的步骤五中，所述的报警参数至少包括甲烷含量、碳烃类含量、氧气含量、一氧化碳、二氧化碳、套管压力和气体流量。

所述的步骤四中，将分离器出口连接管线与监控报警器测试仪连接后，等待至少两分钟。

所述的步骤六中，监控报警器报警包括一、防井喷报警：测试压力≥5倍正常测试压力，气体流量≥5倍正常测试气体流量；二、直接气窜报警：氮气含量≥50%或氧气含量≥3%；三、见到注入气不同程级别报警：分三类;第一类,氮气含量20%,甲烷含量50%；第二类,氮气含量30%,甲烷含量43%；第三类,氮气含量50%,甲烷含量30%，所有数据误差±0.5%。

所述的步骤五中，氮气含量(%)=1.522×(62.92-甲烷含量（%））。

本发明的有益效果为：

本发明科学、合理地选择和确定监控气体的种类和监控的项目以及实用的气体的气液分离、吸附器，能够对空气泡沫对应油井套管气组分、流量、压力以及变化的实现在线顺利监控，并能根据实时数据，实现不同种类的不同用途的报警，包括安全方面的防井喷报警、防直接气窜及不同程度地见到注入气报警；通过不同类别的体型报警，及时采取有效措施，及时调整注入方案，遏制这些不安全因素的进一步扩大，从而降低和避免不安全事故的发生；通过不同程度见到注入气的技术报警，现场技术人员接到这些不同技术报警之后，是可采取相应的降低气液比、注入调整段塞技术措施，提高空气泡沫驱油效果注入参数的针对性和有效性，提高提高采收率的驱油效果。

以下将结合附图进行进一步的说明。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图中，附图标记为：1、套管气控制阀；2、监控报警器；3、套管气出口连接管线；4、气液分离器；5、分离器出口连接管线；6、套管；7、油管。

具体实施方式

实施例1：

目前采用的便携式套管气检测仪，井口固定防气窜装置，采用检测目标气均是氧气，存在严重的不科学性；也有部分采用检测氧气浓度而换算氮气浓度，同样存在严重的不科学性，所以，现场无法正确及时实现监控和报警功能。本发明提供一种空气泡沫驱油试验油井气窜监测报警装置及方法，本发明掌握气空气泡沫驱油气窜井发生气窜过程的套管气组份变化规律,早期发现注入气窜苗头，避免发生井喷等安全事故，为早期对空气泡沫驱油方案调整提供依据，从而提高空气泡沫驱油效果。

一种空气泡沫驱油试验油井气窜监测报警装置，包括套管6、油管7、监控报警器2和气液分离器4，所述的油管7位于套管6内，套管6上部与气液分离器4下端进口连通，气液分离器4上部出口与监控报警器2连接。

如图1所示，本装置中打开套管气控制阀1，观察出气中有无液珠存在，若不存在则在井场外启动监控报警装置2，并启动空气自动校正氧气浓度校正。套管气出口连接管线3与仪器配套的气液分离器4连接，当套管压力低于0.01MPa，排空无液珠，直接测量，当压力大于0.01MPa时，排空降压至0.01MPa以下测量。将分离器出口连接管线5与监控报警装置测试仪2连接，等待2分钟后启动测试按钮，仪器自动检测并记录测试气体中氧气含量，氮气含量、压力值、气体流量等；仪器完成各类报警参数的确定。进入正常测试报警程序，在监控过程中实现报警功能。

本发明科学、合理地选择和确定监控气体的种类和监控的项目以及实用的气体的气液分离、吸附器，能够对空气泡沫对应油井套管气组分、流量、压力以及变化的实现在线顺利监控，并能根据实时数据，实现不同种类的不同用途的报警，包括安全方面的防井喷报警、防直接气窜及不同程度地见到注入气报警；通过不同类别的体型报警，及时采取有效措施，及时调整注入方案，遏制这些不安全因素的进一步扩大，从而降低和避免不安全事故的发生；通过不同程度见到注入气的技术报警，现场技术人员接到这些不同技术报警之后，是可采取相应的降低气液比、注入调整段塞技术措施，提高空气泡沫驱油效果注入参数的针对性和有效性，提高提高采收率的驱油效果。

实施例2：

基于实施例1的基础上，本实施例中所述的套管6上部与气液分离器4下端进口通过套管气出口连接管线3连接，套管气出口连接管线3上设置有套管气控制阀1。

所述的气液分离器4上部与监控报警器2通过分离器出口连接管线5连接。

一种空气泡沫驱油试验油井气窜监测报警方法，具体步骤为：

步骤一：打开套管气控制阀1，观察出气中有无液珠存在,若有液珠存在，将液珠排干净；

步骤二：若无液珠存在，在井场外启动监控报警器2，并启动空气自动校正氧气浓度校正；

步骤三：套管气出口连接管线3与仪器配套的气液分离器4连接，当套管压力低于0.01MPa，排空无液珠，直接测量，当压力大于0.01MPa时，排空降压至0.01MPa以下测量；

步骤四：将分离器出口连接管线5与监控报警器2连接；

步骤五：启动测试按钮，仪器自动检测并记录测试气体中氧气含量，氮气含量、压力值、气体流量，确定各类报警参数；

步骤六：当检测到的各类报警参数与预定值不符合时，监控报警器2进行报警。

所述的步骤一中打开套管气控制阀1，观察出气中有无液珠存在,若有液珠存在，可用卫生纸吸附排干净液珠。

所述的步骤五中，所述的报警参数至少包括甲烷含量、碳烃类含量、氧气含量、一氧化碳、二氧化碳、套管压力和气体流量。

所述的步骤四中，将分离器出口连接管线5与监控报警器测试仪2连接后，等待至少两分钟。

所述的步骤六中，监控报警器2报警包括一、防井喷报警：测试压力≥5倍正常测试压力，气体流量≥5倍正常测试气体流量；二、直接气窜报警：氮气含量≥50%或氧气含量≥3%；三、见到注入气不同程级别报警：分三类;第一类,氮气含量20%,甲烷含量50%；第二类,氮气含量30%,甲烷含量43%；第三类,氮气含量50%,甲烷含量30%，所有数据误差±0.5%。

所述的步骤五中，氮气含量(%)=1.522×(62.92-甲烷含量（%））。

测试功能判断及参数确定:

当氧气含量＞3%，可以判断测试管路有渗漏，有外界空气侵入，重新检测。

当氧气含量﹤3%：氮气含量/氧气含量≈3.714（±0.5%），则认为，测试管路有渗漏，有空气渗入，重测。

氮气计算值（N1）=100-（氧气含量+甲烷含量+碳烃类（除甲烷外）+一氧化碳+二氧化碳）。

氮气含量(N2)=1.522×(62.92-甲烷含量（%）)。

当N1≈N2（±0.5%）则视为氮气含量为N1。

本发明提供的监控报警器2内设有多种传感器，其中甲烷、碳烃、一氧化碳、二氧化碳这四种气体浓度监测使用红外线原理,氧气浓度采用电化学和磁氧原理。

本发明提供的一种空气泡沫驱油试验油井气窜监测报警装置及方法通过采集不同区块的已发生气窜井的套管气，利用气相色谱分析气体组分，通过对大量的分析数据的分析，确定气体中，甲烷含量与氮气含量之间量的关系式

{ 氮气含量(%)=1.522×(62.92-甲烷含量（%）}。

然后至少监控套管气体中的甲烷含量、碳烃类、氧气含量、一氧化碳、二氧化碳、套管压力、气体流量。

用确定的甲烷含量与氮气含量之间关系式，对装置检测（间接法）的氮气量进行校正确定。

主要报警依据是根据测试的甲烷含量、校正的氮气含量、套管压力值、氧气含量、气体流量来确定，并通过安装调试，根据单井的气窜前、这些数据的大小设定。

本装置的报警类别设定为三类：(1)防井喷报警；主要依据套管气压力、气体流量；(2)直接气窜报警；依据甲烷含量、校正后氮气含量和氧气含量、气体流量；(3)见到注入气不同程级别报警；主要依据甲烷含量、校正后氮气含量。

本发明科学、合理地选择和确定监控气体的种类和监控的项目以及实用的气体的气液分离、吸附器，能够对空气泡沫对应油井套管气组分、流量、压力以及变化的实现在线顺利监控，并能根据实时数据，实现不同种类的不同用途的报警，包括安全方面的防井喷报警、防直接气窜及不同程度地见到注入气报警；通过不同类别的体型报警，及时采取有效措施，及时调整注入方案，遏制这些不安全因素的进一步扩大，从而降低和避免不安全事故的发生；通过不同程度见到注入气的技术报警，现场技术人员接到这些不同技术报警之后，是可采取相应的降低气液比、注入调整段塞技术措施，提高空气泡沫驱油效果注入参数的针对性和有效性，提高提高采收率的驱油效果。

本实施例没有具体描述的部分都属于本技术领域的公知常识和公知技术，此处不再一一详细说明。以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种空气泡沫驱油试验油井气窜监测报警装置，其特征在于：包括套管（6）、油管（7）、监控报警器（2）和气液分离器（4），所述的油管（7）位于套管（6）内，套管（6）上部与气液分离器（4）下端进口连通，气液分离器（4）上部出口与监控报警器（2）连接。

2.根据权利要求1所述的一种空气泡沫驱油试验油井气窜监测报警装置，其特征在于：所述的套管（6）上部与气液分离器（4）下端进口通过套管气出口连接管线（3）连接，套管气出口连接管线（3）上设置有套管气控制阀（1）。

3.根据权利要求1所述的一种空气泡沫驱油试验油井气窜监测报警装置，其特征在于：所述的气液分离器（4）上部与监控报警器（2）通过分离器出口连接管线（5）连接。

4.根据权利要求1-3所述的任意一种空气泡沫驱油试验油井气窜监测报警方法，其特征在于：具体步骤为：步骤一：打开套管气控制阀（1），观察出气中有无液珠存在,若有液珠存在，将液珠排干净；

步骤二：若无液珠存在，在井场外启动监控报警器（2），并启动空气自动校正氧气浓度校正；

步骤三：套管气出口连接管线（3）与仪器配套的气液分离器（4）连接，当套管压力低于0.01MPa，排空无液珠，直接测量，当压力大于0.01MPa时，排空降压至0.01MPa以下测量；

步骤四：将分离器出口连接管线（5）与监控报警器（2）连接；

步骤五：启动测试按钮，仪器自动检测并记录测试气体中氧气含量，氮气含量、压力值、气体流量，确定各类报警参数；

步骤六：当检测到的各类报警参数与预定值不符合时，监控报警器（2）进行报警。

5.根据权利要求4所述的任意一种空气泡沫驱油试验油井气窜监测报警方法，其特征在于：所述的步骤一中打开套管气控制阀（1），观察出气中有无液珠存在,若有液珠存在，可用卫生纸吸附排干净液珠。

6.根据权利要求4所述的任意一种空气泡沫驱油试验油井气窜监测报警方法，其特征在于：所述的步骤五中，所述的报警参数至少包括甲烷含量、碳烃类含量、氧气含量、一氧化碳、二氧化碳、套管压力和气体流量。

7.根据权利要求4所述的任意一种空气泡沫驱油试验油井气窜监测报警方法，其特征在于：所述的步骤四中，将分离器出口连接管线（5）与监控报警器测试仪（2）连接后，等待至少两分钟。

8.根据权利要求4所述的任意一种空气泡沫驱油试验油井气窜监测报警方法，其特征在于：所述的步骤六中，监控报警器（2）报警包括一、防井喷报警：测试压力≥5倍正常测试压力，气体流量≥5倍正常测试气体流量；

直接气窜报警：氮气含量≥50%或氧气含量≥3%；

见到注入气不同程级别报警：分三类;第一类,氮气含量20%,甲烷含量50%；第二类,氮气含量30%,甲烷含量43%；第三类,氮气含量50%,甲烷含量30%，所有数据误差±0.5%。

9.根据权利要求4所述的任意一种空气泡沫驱油试验油井气窜监测报警方法，其特征在于：所述的步骤五中，氮气含量(%)=1.522×(62.92-甲烷含量（%））。