CN111024828A - 一种空气泡沫驱油井的氮气含量在线检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种空气泡沫驱油井的氮气含量在线检测装置及检测方法，通过色谱仪对发生气窜油井套管中的混合气体进行分析，得到甲烷含量与氮气含量、甲烷含量与总烃含量以及总烃含量与氮气含量的线性方程；检测时，通过甲烷传感器检测甲烷含量，将检测值代入线性方程中，即可得到氮气的含量。采用该方法能够长期准确检测氮气含量，并根据氮气含量变化，能及时预报气窜程度，为空气泡沫驱油方案调整，为空气泡沫驱油安全顺利运行，能大幅度提高空气泡沫驱油实施效果。
Description
技术领域
本发明涉及油田中气体检测技术领域，具体为一种空气泡沫驱油井的氮气含量在线检测装置及检测方法。
背景技术
采用空气泡沫驱油提高采收率已经成为油田提高采收率主要的应用技术之一，注入的气体主要是氮气，氮气是惰性气体，与其它物质不发生反应；目前检测氮气含量方法有两种，其一、将含有氮气的混合气体中的其它气体的含量检测出来，然后用气体的总量减去已检测出来的气体含量，得到氮气的含量，而油井套管中的气体组分含量比较复杂，因此这种方法不能应用，其二，色谱分析方法，这种方法准确度高，但仪器的操作、维护、保养比较复杂，而现场工况条件复杂，色谱仪器无法长期的、可靠地在野外正常工作。
在空气泡沫去油试验区油井防气窜检测的技术应用方面，没有针对空气泡沫油井见气后，套管气组份特征的在线检测仪器或设备，也没有适合的可以引用的适用的仪器，现有的方法也不能够对油井中的氮气含量进行准确的检测，因此不能及时有效地对发生气窜现象的进行检测和预报，直接影响了对空气泡沫实施方案调整的时机和实施调整的效果，其主要原因就是没有一种有效在线检测氮气含量的方法。
发明内容
针对油井套管中的混合气体，氮气含量检测困难在的问题，本发明提供一种空气泡沫驱油井的氮气含量在线检测装置及检测方法，能够在现场工况条件下对油井中的氮气含量进行及时、准确的检测，对发生气窜现象进行检测和预报。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种空气泡沫驱油井的氮气含量在线检测装置，包括检测模块、分析模块和显示模块；
检测模块，用于检测油井套管中混合气体的甲烷含量；
分析模块，用于根据甲烷含量输出混合气体中的氮气含量；
显示模块，用于显示混合气体的成分和含量。
优选的，还包括壳体，所述检测模块和分析模块设置在壳体中，检测模块的检测端伸出壳体的外侧，显示模块设置在壳体的外侧，便于检测人员观察混合气体的成分和含量。
本发明还提供了上述空气泡沫驱油井的氮气含量在线检测装置的检测方法，包括以下步骤：
S1、采集多口已发生气窜油井对应套管中的混合气体，然后对采集的混合气体进行分析，得到每个油井对应混合气体的参数，包括混合气体的成分及其对应的含量；
S2、对所有混合气体的参数进行统计分析，得到甲烷含量与氮气含量的线性方程、甲烷含量与总烃含量的线性方程，以及总烃含量与氮气含量的线性方程；
S3、采集待检测油井套管中的混合气体，并检测该混合气体中的甲烷含量；
S4、将步骤S3检测的甲烷含量分别代入步骤S2得到的线性方程中，得到氮气的含量。
优选的，步骤S1中采用色谱分析仪对混合气体进行分析，得到混合气体的成分和含量。
优选的，步骤S2中得到甲烷含量与氮气含量的线性方程如下：
氮气含量＝(甲烷含量×A)-B
其中，A为氮气含量变化随甲烷含量变化的速率；B为截距。
优选的，步骤S2中得到甲烷含量与总烃含量的线性方程如下：
总烃含量＝(甲烷含量×E)-B
其中，E为总烃含量变化随甲烷含量变化的速率，B为截距。
优选的，步骤S2中得到总烃含量与氮气含量的线性方程如下：
氮气含量＝(总烃含量×C)-B
其中，C为氮气含量变化随总烃含量变化的速率。
优选的，步骤S3中采用甲烷传感器检测混合气体中甲烷含量。
优选的，将步骤S3检测得到的甲烷含量代入步骤S2得到的甲烷含量和总烃含量的线性方程中，得到总烃含量，再将得到的总烃含量代入总烃含量与氮气含量的线性方程中，得到氮气含量。
优选的，将步骤S3检测得到的甲烷含量代入步骤S2得到的甲烷含量与氮气含量的线性方程中，得到氮气含量。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的空气泡沫驱油井的氮气含量在线检测装置，通过对油井套管中的混合气体中甲烷含量进行检测，根据甲烷含量即可得到氮气含量，并通过显示模块实时将检测结果显示输出，该检测装置能够在现场工况条件下长期准确检测氮气含量，为空气泡沫驱油方案调整提供理论依据。
本发明提供的一种空气泡沫驱油井的氮气含量在线检测方法，在现场工况条件下对发生气窜油井套管中的混合气体进行取样分析，得到甲烷含量与氮气含量、甲烷含量与总烃含量以及总烃含量与氮气含量的线性方程；检测时，通过检测混合气体中的甲烷含量，将检测值代入线性方程中，即可得到氮气的含量。采用该方法能够在现场工况条件下长期准确检测氮气含量，并根据氮气含量变化，能及时预报气窜程度，为空气泡沫驱油方案调整，为空气泡沫驱油安全顺利运行，能大幅度提高空气泡沫驱油实施效果。
进一步，在室内利用色谱仪对发生气窜油井套管中的混合气体进行分析，得到的数据准确性高，为后期的氮气检测奠定基础。
进一步，采用甲烷传感器检测甲烷含量，操作简单，针对性强，数据准确，适合在现场的复杂工况条件下长期使用。
附图说明
图1为本发明实施例中甲烷含量和总烃含量的曲线图；
图2为本发明实施例中总烃含量和氮气含量的曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
一种空气泡沫驱油井的氮气含量在线检测装置，包括检测模块、分析模块和显示模块。
检测模块，用于检测油井套管中混合气体的甲烷含量；
分析模块，用于根据甲烷含量输出混合气体中的氮气含量；
显示模块，用于显示混合气体的成分和含量。
所述检测模块和显示模块分别与分析模块连接。
还包括手握式壳体，所述检测模块和分析模块设置在壳体中，检测模块的检测端位于壳体的外侧，显示模块设置在壳体的外侧，便于检测人员观察混合气体的成分和含量。
实施例1
一种空气泡沫驱油井的氮气含量在线检测方法，包括以下方法；
S1、在空气泡沫驱油试验区，采集已发生气窜的多口油井对应套管中的混合气体，然后在室内对采集的混合气体进行色谱分析，得到混合气体中每种成分的含量。
经过色谱分析可知，混合气体中主要包括甲烷、总烃类、氧气、二氧化碳、一氧化碳和氮气；总烃类定义为所有烃类(检测到的)物质的总称，所有烃类的总量为总烃含量。
其中，甲烷和总烃、氮气为最主要成分，其余物质忽略不计。
氮气为最主要成分，即氮气在混合气体中的含量最大。
S2、对色谱分析数据进行统计分析，根据线性方程y＝kx+b确定甲烷含量和总烃含量之间的线性方程；
总烃含量＝(甲烷含量×E)-B
其中，E为线性关系中直线的斜率，即总烃含量变化随甲烷含量变化的速率；B为直线的截距，甲烷为零时，总烃含量达到最大值。
S3、对色谱分析数据进行统计分析，根据线性方程y＝kx+b确定总烃含量和氮气含量之间的线性方程；
氮气含量＝(总烃含量×C)-B
其中，C为线性关系中直线的斜率，氮气含量变化随总烃含量变化的速率；B为直线的截距，总烃为零时，氮气含量达到最大值。
S4、采集待检测油井套管中的混合气体，利用甲烷传感器检测混合气体中的甲烷含量。
S5、将步骤S4得到甲烷含量代入步骤S2得到的甲烷含量和总烃含量的线性方程中，得到总烃含量；
S6、将步骤S5得到的总烃含量代入步骤S3得到的总烃含量和氮气含量的线性方程中，得到氮气含量。
实施例2
一种空气泡沫驱油井的氮气含量在线检测方法，包括以下方法；
S1、在空气泡沫驱油试验区，采集已发生气窜的多口油井对应套管中的混合气体，然后在室内对采集的混合气体进行色谱分析，得到混合气体中每种成分的含量。
S2、对色谱分析数据进行统计分析，根据线性方程y＝kx+b确定甲烷含量和氮气含量之间的线性方程，线性方程如下，
氮气含量＝(甲烷含量×A)-B
其中，A为线性关系中直线的斜率，即氮气含量变化随甲烷含量变化的速率；B为直线的截距，甲烷为零时，氮气含量达到最大值。
S3、采集待检测油井套管中的混合气体，利用甲烷传感器检测混合气体中的甲烷含量。
S4、将步骤S3得到的甲烷含量代入步骤S2得到的甲烷含量和氮气含量之间的线性方程，得到氮气含量。
本发明提供的一种空气泡沫驱油井的氮气含量在线检测方法，通过现场采样在室内利用色谱仪对未发生气窜或发生气窜油井套管中的混合气体进行分析，其成分包括甲烷、总烃类、氧气、二氧化碳和氮气；其中，甲烷、总烃和氮气为最主要成分，对多口已发生气窜油井套管内混合气体进行分析统计，得到甲烷含量与氮气含量、甲烷含量与总烃含量以及总烃含量与氮气含量的线性关系式；检测时，通过甲烷传感器检测甲烷含量，将检测值代入线性方程中，即可得到氮气的含量。采用该方法能够在现场工况条件下长期准确检测氮气含量，并根据氮气含量变化，能及时预报气窜程度，为空气泡沫驱油方案调整，为空气泡沫驱油安全顺利运行，能大幅度提高空气泡沫驱油实施效果。同时，采用甲烷传感器检测甲烷含量，操作简单，适合载现场在线复杂工况条件下可长期使用。
实施例
经过从2008年11开始，相继在长庆油田4个不同油田的三个不同油层进行空气泡沫驱油技术试验。到目前，对应油井中已有20口井发生程度不同的气窜现象。通过现场在油井套管多次采取套管气样，在室内进行色谱分析。
1)发生气窜的油井或未发生气窜油井套管气中主要由甲烷、烃类、氧气、氮气和二氧化碳五类气体组成，甲烷、总烃和氮气为最主要成分，三者共存关系为线性关系，相关性大于98％。
2)油井发生气窜程度大小与氮气含量成正比关系。
3)套管气中，氮气含量甲烷含量存在以下线性关系
氮气含量(％)＝98.844-1.9697×甲烷含量(％)(1)
4)如图1所示，套管气中甲烷含量与总烃含量之间存在以下线性关系总烃含量(％)＝1.9055×甲烷含量(％)-0.2124(2)
5)如图2所示，套管气中氮气含量与总烃含量之间存在以下线性关系：
氮气含量(％)＝98.844-1.028×总烃含量(％)(3)
长庆油田空气泡沫驱油试验气窜程度检测氮气方法，检测方法共两种，具体如下：
1、采用甲烷传感器检测混合气体中甲烷含量，将甲烷含量代入公式1中氮气含量。
2、采用甲烷传感器检测混合气体中甲烷含量，将甲烷含量代入公式2中得到总烃含量，再将总烃含量代入公式3中，得到氮气含量。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种空气泡沫驱油井的氮气含量在线检测装置，其特征在于，包括检测模块、分析模块和显示模块；
检测模块，用于检测油井套管中混合气体的甲烷含量；
分析模块，用于根据甲烷含量输出混合气体中的氮气含量；
显示模块，用于显示混合气体的成分和含量。
2.根据权利要求1所述的一种空气泡沫驱油井的氮气含量在线检测装置，其特征在于，还包括壳体，所述检测模块和分析模块设置在壳体中，检测模块的检测端伸出壳体的外侧，显示模块设置在壳体的外侧，便于检测人员观察混合气体的成分和含量。
3.一种权利要求1和2任一项所述的空气泡沫驱油井的氮气含量在线检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采集多口已发生气窜油井对应套管中的混合气体，然后对采集的混合气体进行分析，得到每个油井对应混合气体的参数，包括混合气体的成分及其对应的含量；
S2、对所有混合气体的参数进行统计分析，得到甲烷含量与氮气含量的线性方程、甲烷含量与总烃含量的线性方程，以及总烃含量与氮气含量的线性方程；
S3、采集待检测油井套管中的混合气体，并检测该混合气体中的甲烷含量；
S4、将步骤S3检测的甲烷含量分别代入步骤S2得到的线性方程中，得到氮气的含量。
4.根据权利要求3所述的空气泡沫驱油井的氮气含量在线检测装置的检测方法，其特征在于，步骤S1中采用色谱分析仪对混合气体进行分析，得到混合气体的成分和含量。
5.根据权利要求3所述的空气泡沫驱油井的氮气含量在线检测装置的检测方法，其特征在于，步骤S2中得到甲烷含量与氮气含量的线性方程如下：
氮气含量＝(甲烷含量×A)-B
其中，A为氮气含量变化随甲烷含量变化的速率；B为截距。
6.根据权利要求3所述的空气泡沫驱油井的氮气含量在线检测装置的检测方法，其特征在于，步骤S2中得到甲烷含量与总烃含量的线性方程如下：
总烃含量＝(甲烷含量×E)-B
其中，E为总烃含量变化随甲烷含量变化的速率，B为截距。
7.根据权利要求6所述的空气泡沫驱油井的氮气含量在线检测装置的检测方法，其特征在于，步骤S2中得到总烃含量与氮气含量的线性方程如下：
氮气含量＝(总烃含量×C)-B
其中，C为氮气含量变化随总烃含量变化的速率。
8.根据权利要求3所述的空气泡沫驱油井的氮气含量在线检测装置的检测方法，步骤S3中采用甲烷传感器检测混合气体中甲烷含量。
9.根据权利要求3所述的空气泡沫驱油井的氮气含量在线检测装置的检测方法，其特征在于，将步骤S3检测得到的甲烷含量代入步骤S2得到的甲烷含量和总烃含量的线性方程中，得到总烃含量，再将得到的总烃含量代入总烃含量与氮气含量的线性方程中，得到氮气含量。
10.根据权利要求3所述的空气泡沫驱油井的氮气含量在线检测装置的检测方法，其特征在于，将步骤S3检测得到的甲烷含量代入步骤S2得到的甲烷含量与氮气含量的线性方程中，得到氮气含量。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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