CN110987413B - 逐级返排气举阀调试试验台及充气测试和压力调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及逐级返排气举阀调试试验台，包括氮气通路，氮气通路上依次通过气管路连通的氮气增压泵、第一压力变送器、减压阀、第一气动高压球阀、第二气动高压球阀、第二压力变送器及并联气举阀的充气阀和开启阀；空气增压泵、及与空气增压泵出气口并联的二位五通电磁阀A、二位五通电磁阀B及二位三通电磁阀，二位五通电磁阀A连接第一气动高压球阀，二位五通电磁阀B连接第二气动高压球阀；空气驱动管路连通空气增压泵与氮气增压泵的进气接口连通且其上安装有调压阀；上述变送器和电磁阀均与计算机通过控制信号线连接。该实验台对气举阀阀芯进行充气和开启压力测试调整更加准确。

Description

逐级返排气举阀调试试验台及充气测试和压力调整方法

技术领域

本发明涉及一种逐级返排气举阀调试试验台及充气和压力测试调整方法，属于气举返排技术领域。

背景技术

新井投产过程中，其关键工序之一是排出钻井和射孔过程中在油层中产生的污染物，以便疏通油层与井筒间的流通通道，起到保护储层的作用。目前在逐级气举返排工艺存在的问题，气举阀开启压力等数据获取存在的困难，急需要规范的试验操作平台进行系统充气和调试。

发明内容

本发明要解决上述技术问题是提供一种逐级返排气举阀调试试验台及其充气和开启压力测试调整方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种逐级返排气举阀调试试验台，包括氮气通路，氮气通路上依次通过气管路连通的氮气增压泵、第一压力变送器、减压阀、第一气动高压球阀、第二气动高压球阀、第二压力变送器及并联所述气举阀的充气阀和开启阀；

气动控制管路，包括空气增压泵、及与空气增压泵出气口并联的二位五

通电磁阀A、二位五通电磁阀B及二位三通电磁阀，所述二位五通电磁阀A连接所述第一气动高压球阀，所述二位五通电磁阀B连接所述第二气动高压球阀，

空气驱动管路，所述空气驱动管路连通所述空气增压泵与所述氮气增压泵的进气接口连通且其上安装有调压阀；

计算机，所述空气增压泵、所述第一压力变送器、所述第二压力变送器、所述二位五通电磁阀A、所述二位五通电磁阀B及所述二位三通电磁阀均与所述计算机控制信号线连接。

本发明的有益效果是：本发明逐级返排气举阀调试试验台，通过计算机对各级电磁阀的控制实现对气举阀阀芯的充气和开启压力测试调整，进而实现对井下不同阀的开启压力控制，控制从油套环空注入氮气，并通过气举阀的开启开关，进入油管，将管内流体逐级举升到地面，使井底压力逐渐降低，返排压差逐渐增大，地层返吐加强,达到地层解堵目的。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

本发明如上所述一种逐级返排气举阀调试试验台，进一步，所述空气增压泵与所述调压阀之间安装有过滤器。

本发明如上所述一种逐级返排气举阀调试试验台，进一步，所述调压阀与所述二位三通电磁阀之间的气路管道上安装有气压表。

本发明如上所述一种逐级返排气举阀调试试验台，进一步，所述减压阀与所述第一气动高压球阀之间沿着气路方向依次安装有阀后压力表及高压开关。

本发明如上所述一种逐级返排气举阀调试试验台，进一步，所述第一气动高压球阀与所述充气阀之间的气路管道上安装有高压压力表。

本发明如上所述一种逐级返排气举阀调试试验台，进一步，所述氮气增压泵与所述第一压力变送器之间的气管路上连通有储气罐。

本发明还提供一种逐级返排气举阀调试试验台的充气和开启压力测试调整方法，利用上述逐级返排气举阀调试试验台进行充气、测试和调整，

阀芯充气和开启压力测试调整之前期准备包括：

步骤（1），可以是将气举阀安装在试验台的气举阀安装夹具上，通过计算机上的测控软件控制开启所述空气增压泵，到空气增压泵的设计额定压力值，顺时针转动调压阀，使调压阀后管路中的压力达到氮气增压泵之工作压力，此值可以显示在试验台的气压表上。

步骤（2），打开氮气源开关，启动二位三通电磁阀，使高压空气驱动氮气增压泵工作，给储气罐增压到设计额定值，此值通过第一压力变送器将压力信号转变成数值信号反应在计算机测控软件界面的储气压力表上。

所述阀芯充气包括：步骤（1），设定气举阀阀芯的充气压力额定值；

:开启压力；

是经过布阀设计软件预先设定好的，该公式用于计算

，也就是说，在测试时

是已知的，

是经过计算的充气压力额定值：

：充气压力额定值；

；

：气嘴过流面积；

：波纹管面积。

步骤（2），打开所述高压开关及及对应的充气阀，启动二位五通电磁阀A，第一气动高压球阀打开，顺时针转动减压阀，使压力达到气举阀阀芯充气压力值，后进入稳压及保压状态，此时通过第二压力变送器将充气压力信号转变成数值信号反应在计算机测控软件界面的实测压力表上；

步骤（3），到预定充气稳压和保压时间后，对二位五通电磁阀A进行断电，二位五通电磁阀B通电，将第一气动高压球阀后管路中的压力卸掉，完成卸载；

所述阀芯开启压力测试方法包括：

步骤（1），设定气举阀的开启压力设计值；

步骤（2），关闭充气阀，打开所需开启阀，给二位五通电磁阀A通电并开启，打开第一气动高压球形阀，顺时针方向转动减压阀，使压力逐渐升高，当压力达到设计的开启压力值时，阀芯中的阀球打开，氮气外溢，此时的压力值为阀芯的开启压力，且通过第二压力变送器将压力信号转变成数值信号反应在计算机的测控软件界面的实测压力表上。

步骤（3），测试完成后，给二位五通电磁阀A断电并关闭，二位五通电磁阀B通电并开启，将第一气动高压球阀后管路中的压力卸掉，完成卸载。

若所测试的开启压力值大于或小于设计值时，可通过调整充气压力来达到预期效果。

所述阀芯开启压力调整方法包括：

若测试的开启压力值大于设计值时，按照所述阀芯开启压力测试方法进行测试时，在达到设计开启压力值时，阀芯中的阀球不会打开，氮气也不会外溢。

步骤（1），所述阀芯开启压力测试方法步骤（2）中调试压力到达设计开启压力时，用专用工具对阀芯缓慢放气泄压，直到阀芯中的阀球打开，氮气外溢，后重复所述阀芯开启压力测试方法步骤（3）。

步骤（2），重复所述阀芯开启压力测试方法过程，直到达到设计开启压力值为止。

若测试的开启压力值小于设计值时，按照所述阀芯开启压力测试方法进行测试时，在未达到设计开启压力值时，气举阀阀芯中的阀球打开，氮气外溢。

步骤（1），设定高于所述气举阀阀芯的充气压力额定值；

步骤（2），重复以上所述充气、测试及调整过程，直到达到设计开启压力值为止。

本发明气举阀充气和开启压力测试为两个过程，用一台设备完成，充气时充气阀打开，开启阀关闭；开启压力测试时，开启阀打开，充气阀关闭。

本发明上述氮气增压泵：额定压力8bar，增压比10:1，输出压力80 bar，气体排量0.9m³/min；氮气增压泵：驱动压力3-8bar，增压比25:1，输出压力75-200bar。采用双向进气双向增压出气设置。

本发明上述充气、测试及调整过程，通过计算机测控软件界面进行准确控制各空气增压泵、第一压力变送器、第二压力变送器、二位五通电磁阀A、二位五通电磁阀B、二位三通电磁阀及充气阀和开启阀的启闭，动作敏捷，精确度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种逐级返排气举阀调试试验台原理示意图。

图2为本发明提供的实施例布阀设计在管柱的不同深度安装气举阀。

图3为本发明提供的实施例具体现场实施情况示意图。

其中：1、氮气气源，2、空气增压泵，3、氮气增压泵，4、调压阀，5、减压阀，6、储气罐，7、第一压力变送器，8、高压开关，9、第一气动高压球阀，10、所述第二压力变送器，11、二位五通电磁阀B，12、二位五通电磁阀A，13、高压压力表，14、第二气动高压球阀，15、二位三通电磁阀，16、开启阀，17、阀后压力表，18、氮气源开关，19、第三过滤器，20、单向阀，21、第二过滤器，22、第一过滤器，23、气压表，24、充气阀，25、氮气源压力表。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

根据本发明实施例逐级返排气举阀调试试验台，如图1所示，包括氮气通路，氮气通路上依次通过气管路连通的氮气增压泵3、第一压力变送器7、减压阀5、第一气动高压球阀9、第二气动高压球阀14、第二压力变送器10及并联气举阀的充气阀24和开启阀16；氮气通路的最前端连通氮气气源1且依次通过氮气源压力表25、氮气源开关18及第三过滤器19连通氮气增压泵3；

气动控制管路，包括空气增压泵2、及与空气增压泵出气口并联的二位

五通电磁阀A12、二位五通电磁阀B11及二位三通电磁阀15，二位五通电磁阀A12连接第一气动高压球阀9，二位五通电磁阀B11连接第二气动高压球阀14，

空气驱动管路，空气驱动管路连通空气增压泵2与氮气增压泵的进气口连通且其上安装有调压阀4；

计算机，第一压力变送器7、第二压力变送器10、二位五通电磁阀A12、位五通电磁阀B11、二位三通电磁阀15与计算机控制信号线连接。本发明通过计算机接收第一压力变送器7、第二压力变送器10传输的数据，通过计算机的测控软件界面控制二位五通电磁阀A12、位五通电磁阀B11、二位三通电磁阀15的启停，进而实现气举阀的充气及开启压力的准确测试和调整。

具体地，空气增压泵2与调压阀4之间安装有第一过滤器22，氮气增泵的进气接口处安装有第二过滤器21。调压阀4与二位三通电磁阀15之间的气路管道上安装有气压表23。

具体地，减压阀5与第一气动高压球阀9之间沿着气路方向依次安装有阀后压力表17及高压开关8。

具体地，第一气动高压球阀9与充气阀24之间的气路管道上安装有高压压力表13。

具体地，氮气增压泵3与第一压力变送器7之间的气管路上连通有储气罐6。

更具体地，氮气增压泵3的入口和出口连通有气体流通管路，该管路上连通有单向阀20。

本发明一种逐级返排气举阀调试试验台的充气和开启压力测试调整方法，利用上述逐级返排气举阀调试试验台进行充气、测试和调整，

充气包括：

步骤（1），设定气举阀的充气压力额定值；

步骤（2），启动二位五通电磁阀A，第一气动高压球阀打开，顺时针转动减压阀，使压力达到气举阀阀芯充气压力值，打开所需充气阀芯的开启阀和充气阀，此时通过第二压力变送器充气压力信号转变成数值信号反应在计算机的测控软件界面的实测压力表上；

步骤（3），预定充气稳压时间和保压时间后进行卸荷，对二位五通电磁阀A进行断电，二位五通电磁阀B通电，将充气压力卸掉，完成卸载；

开启压力测试调整方法包括：

步骤（1），输入气举阀的充气压力设计值；

步骤（2），给二位五通电磁阀A通电并开启，高压空气打开第一气动高压球形阀，顺时针方向转动减压阀，使压力逐渐升高，当压力达到设计的开启压力值时，阀芯中的阀球打开，氮气外溢，此时的压力值为阀芯的开启压力；

若测试的开启压力值大于或小于设计值时，可通过调整充气压力来达到预期效果；

此时通过第二压力变送器充气压力信号转变成数值信号反应在计算机的测控软件界面的实测压力表上；

完成测试后，二位五通电磁阀A断电，同时给二位五通电磁阀B通电并开启，将充气压力卸掉，完成卸载。

若所测试的开启压力值大于或小于设计值时，可通过调整充气压力来达到预期效果。

所述阀芯开启压力调整方法包括：

若测试的开启压力值大于设计值时，按照所述阀芯开启压力测试方法进行测试时，在达到设计开启压力值时，阀芯中的阀球不会打开，氮气也不会外溢。

步骤（1），所述阀芯开启压力测试方法步骤（2）中调试压力到达设计开启压力时，用专用工具对阀芯缓慢放气泄压，直到阀芯中的阀球打开，氮气外溢，后重复所述阀芯开启压力测试方法步骤（3）。

步骤（2），重复所述阀芯开启压力测试方法过程，直到达到设计开启压力值为止。

若测试的开启压力值小于设计值时，按照所述阀芯开启压力测试方法进行测试时，在未达到设计开启压力值时，气举阀阀芯中的阀球打开，氮气外溢。

步骤（1），设定高于所述气举阀阀芯的充气压力额定值；

步骤（2），重复以上所述充气、测试及调整过程，直到达到设计开启压力值为止。

实施例1

垦71X211是垦西油田下馆陶组的一口老区调整的新投井，油藏埋深1630米，因地层多年开采，压降较大，由原始的14.9Mpa下降到目前的8.6MPa。因地层压力低，在钻井过程中泥浆侵入，造成地层严重污染。为了解除泥浆堵塞，提高解堵效果，采用气举返排解堵工艺

如图2所示结构：根据布阀设计在管柱的不同深度安装气举阀。工作原理是从油套环空注入氮气，并通过气举阀开启开关，进入油管，将管内流体逐级举升到地面，使井底压力逐渐降低，返排压差逐渐增大，地层返吐加强,达到地层解堵目的，因此该项技术又叫氮气逐级返排解堵技术。其技术关键一是进行布阀设计，包括布阀数量、深度及每一级阀的开启压力；二是用气举阀调试试验台对气举阀进行充氮气，测试调整其开启压力，达到设计要求。

1、参数设计及调试：该井经过布阀设计软件设计及调试参数如下表：

KXK71X211布阀设计参数表

KXK71X211调试台调试数据表

采用本发明逐级返排气举阀调试试验台对各级气举阀进行充气和压力测试调整，开启压力数据和设计数据误差小于0.35%，符合气举设计误差小于0.5%的要求。

2、现场实施效果验证

该井与2019年1月4日施工，施工管柱如右图所示。

地面设备：用1200型氮气车组，排量为300-1000Nm³/h。700型水泥车1台，15m³拉污水罐车2台。

现场实施情况：

上午9:50开始施工，施工压力变化曲线见下图3：

9:50-11：00为氮气压力升高段。此阶段油套环空液面下降，油管内液面上升；

11:00-11:40为一级阀开启，氮气进入油管，一级阀上部流体被举升。开启压力为6.46MPa（高于试验台压力0.3MPa，为一级阀过阀压差）；

11:58-13:00为一级阀关闭，二级阀开启，举升二级阀以上的管内流体，开启压力为6.11MPa（高于试验台压力0.3MPa，为二级阀过阀压差）；

13:00-14:30为二级阀关闭，三级阀开启，举升三级阀以上管内流体，同时压力突然升高后回落。说明地层流体流速加快，解堵成功。开启压力5.87MPa（高于调试压力0.25MPa，为三级阀过阀压差）；

14:00-19：30为供排平衡段。

该具体实施例利用本方法的效果：

采用电动控制和高精密仪表测试调整的气举阀开启压力较准确，与设计值误差不超过5psi,气举阀的开启或关闭在地面氮气压力曲线上反应明显（图3）。其效果如下：

1、可通过压力曲线直观判断井下各级气举阀的工作状态，进而判断油套环空的动液面位置，为计算井底流压和储层采液指数提供数据支持。

2、可根据压力曲线是否出现高于本级气举阀开启压力的峰值点（图3中三级阀开启压力的峰值点），判断地层返吐情况，进而判断解堵效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种逐级返排气举阀调试试验台对阀芯充气和开启压力测试调整方法，其特征在于，所述逐级返排气举阀调试试验台包括包括氮气通路，氮气通路上依次通过气管路连通的氮气增压泵、储气罐、第一压力变送器、减压阀、第一气动高压球阀、第二气动高压球阀、第二压力变送器及并联所述气举阀的充气阀和开启阀；

气动控制管路，包括空气增压泵、及与空气增压泵出气口并联的二位五通电磁阀A、二位五通电磁阀B及二位三通电磁阀，所述二位五通电磁阀A连接所述第一气动高压球阀，所述二位五通电磁阀B连接所述第二气动高压球阀，

空气驱动管路，所述空气驱动管路连通所述空气增压泵与所述氮气增压泵的进气接口连通且其上安装有调压阀；

计算机，所述空气增压泵、所述第一压力变送器、所述第二压力变送器、所述二位五通电磁阀A、所述二位五通电磁阀B、所述二位三通电磁阀均与所述计算机控制信号线连接；

包括阀芯充气和开启压力测试和调整之前期准备

步骤(1)，开启所述空气增压泵，到设计额定压力值，顺时针转动调压阀，使调压阀后管路中的压力达到氮气增压泵之工作压力，此值显示在试验台的气压表上；

步骤(2)，打开氮气源开关，启动二位三通电磁阀，使高压空气驱动氮气增压泵工作，给储气罐增压到预设额定值，此值通过第一压力变送器将压力信号转变成数值信号反应在计算机的测控软件界面上；

所述阀芯充气包括：

步骤(1)，设定气举阀阀芯的充气压力额定值；

步骤(2)，打开所述高压开关及对应的充气阀，启动二位五通电磁阀A，第一气动高压球阀打开，顺时针转动减压阀，使压力达到气举阀阀芯充气压力值，后进入稳压及保压状态，此时通过第二压力变送器将充气压力信号转变成数值信号反应在计算机测控软件界面上；

步骤(3)，到预定充气稳压和保压时间后，对二位五通电磁阀A进行断电，二位五通电磁阀B通电，将第一气动高压球阀后管路中的压力卸掉，完成卸载；

所述阀芯开启压力测试方法包括：

步骤(1)，设定气举阀的开启压力设计值；

步骤(2)，关闭充气阀，打开对应的开启阀，给二位五通电磁阀A通电并开启，打开第一气动高压球形阀，顺时针方向转动减压阀，使压力逐渐升高，当压力达到所述开启压力设计值时，气举阀阀芯中的阀球打开，氮气外溢，此时的压力值为阀芯的开启压力，且通过第二压力变送器将压力信号转变成数值信号反应在计算机的测控软件界面上；

步骤(3)，测试完成后，给二位五通电磁阀A断电并关闭，二位五通电磁阀B通电并开启，将第一气动高压球阀后管路中的压力卸掉，完成卸载；

若所测试的开启压力值大于或小于设计值时，调整气举阀阀芯充气压力；

所述阀芯开启压力调整方法包括：

若测试的开启压力值大于开启压力设计值时，按照所述阀芯开启压力测试方法进行测试时，在达到设计开启压力值时，阀芯中的阀球不会打开，氮气也不会外溢；

步骤(1)，所述阀芯开启压力测试方法步骤(2)中调试压力到达设计开启压力值时，用专用工具对阀芯缓慢放气泄压，直到阀芯中的阀球打开，氮气外溢，后重复所述阀芯开启压力测试方法步骤(3)；

步骤(2)，重复所述阀芯开启压力测试方法过程，直到达到所述开启压力设计值为止；

若测试的开启压力值小于设计值时，按照所述阀芯开启压力测试方法进行测试时，在未达到所述设计开启压力值时，阀芯中的阀球打开，氮气外溢；

步骤(1)，设定高于所述气举阀阀芯的充气压力额定值；

步骤(2)，重复以上所述充气、测试及调整过程，直到达到设计开启压力值为止。

2.根据权利要求1所述一种逐级返排气举阀调试试验台对阀芯充气和开启压力测试调整方法，其特征在于，所述空气增压泵与所述调压阀之间安装有过滤器。

3.根据权利要求1所述一种逐级返排气举阀调试试验台对阀芯充气和开启压力测试调整方法，其特征在于，所述调压阀与所述二位三通电磁阀之间的气路管道上安装有气压表。

4.根据权利要求1所述一种逐级返排气举阀调试试验台对阀芯充气和开启压力测试调整方法，其特征在于，所述减压阀与所述第一气动高压球阀之间沿着气路方向依次安装有阀后压力表及高压开关。

5.根据权利要求1所述一种逐级返排气举阀调试试验台对阀芯充气和开启压力测试调整方法，其特征在于，所述第一气动高压球阀与所述充气阀之间的气路管道上安装有高压压力表。

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