CN111411936A - 基于流体动能监测控制单井机采运行的装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及单井机采方法及装置技术领域，是一种基于流体动能监测控制单井机采运行的装置及使用方法，前者包括集输系统管线、单井采出液传输管线和控制模块，单井采出液传输管线的出液端与集输系统管线的进液端通过连接管连接，在连接管上自采出液输送方向依序固定安装单流阀和超声波流体传感器。本发明通过在集输系统管线与单井采出液传输管线的连接段设置单流阀和超声波流体传感器，可提高单井有效生产率和机采系统使用寿命，降低单井能耗，可减少现场工人巡检工作量、避免人为因素判断差异对单井的影响，具有很好的市场需求和经济效益，同时具有很好的社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及单井机采方法及装置技术领域，是一种基于流体动能监测控制单井机采运行的装置及使用方法。
背景技术
油田生产运行中，当油层的能量不足以维持自喷时，则必须人为地从地面补充能量，才能把原油举升出井口。如果补充能量的方式是用机械能量把油采出地面，就称为机械采油。目前应用最广泛的主要是游梁式抽油机深井泵装置和螺杆泵采油装置，游梁式抽油机和螺杆泵均采用电动机作为动力源进行电力驱动，采油机械消耗电能是油田生产运行过程中较大的一项成本支出。现有生产运行过程中，机械采油系统需要24小时不间断运行，但因单井受地层能量等影响，井底多为间歇性出油，特别是开采年限较长，产量递减、油层供液能力差、产液量较低单井，每日机采系统有效使用时间近于1/2或更低，甚至部分单井因井底供液不足导致抽油泵或螺杆泵空载荷运行，空载运行时对设备设施造成磨损的同时还会造成集油管线系统内采出液倒流至单井井筒，导致运行管理过程中误判，最终造成机采系统电能浪费，单井生产运行成本增加。
发明内容
本发明提供了一种基于流体动能监测控制单井机采运行的装置及使用方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有机械采油方式存在电能浪费，单井生产生产运行成本较高的问题。
本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种基于流体动能监测控制单井机采运行的装置，包括集输系统管线、单井采出液传输管线和控制模块，单井采出液传输管线的出液端与集输系统管线的进液端通过连接管连接，在连接管上自采出液输送方向依序固定安装单流阀和超声波流体传感器，超声波流体传感器通过流体流量信号传输器与控制模块通信连接或电连接，在单井采出液传输管线上串接有阀门。
下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：
上述控制模块与机采系统的控制柜控制端电连接。
上述还包括客户端，客户端为移动端或电脑端，客户端与控制模块通信连接。
上述控制模块为控制器。
本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种基于流体动能监测控制单井机采运行的装置的使用方法，按下述方法进行：单井生产运行过程中，井底采出液通过机采系统抽吸，然后通过单井采出液输送管线流经单流阀后进入集输系统管线，超声波流体传感器检测采出液流动信号，超声波流体传感器将检测到的采出液流动信号通过流体流量信号传输器向控制模块传输，控制模块根据获得的采出液流动信号信息，控制机采系统的运行状态。
上述当井底无采出液时，集输系统管线的压力高于井口压力，单流阀关闭，单流阀关闭后，机采系统继续运行，超声波流体传感器检测到无采出液流动信号，控制模块根据超声波流体传感器反馈的采出液无流量信号，向机采系统的控制柜控制端发出断电指令，机采系统的电动机停机，停止机采抽吸；当井底有采出液后，重新启动机采系统，开始机采抽吸。
上述控制模块设置机采系统的延时停机时间以及停机后重新启动的时间间隔，当超声波流体传感器向控制模块反馈采出液无流量信号时，控制模块开始延时停机计时，在延时停机时间段内如果检测到流体流动信号，延时停机计时清零，则机采系统不停机，继续正常运行；如在延时停机时间段内没有检测到流体流动信号，控制模块向机采系统的控制柜控制端发送断电信号，机采系统停机，停止机采抽吸；机采系统的电动机停机后，控制模块开始进行停机后重新启动计时，当停机时间达到停机后重新启动的时间间隔时，控制模块向机采系统的控制柜控制端发送通电信号，机采系统重新启动，开始机采抽吸。
上述机采系统复抽后，超声波流体传感器检测到流体流量信号后，机采系统恢复正常运行，当超声波流体传感器未检测到流体流量信号时，则控制模块重新开始延时停机计时，进入延时停机程序。
上述通过客户端远程调整控制模块的延时停机时间以及停机后重新启动的时间间隔。
本发明通过在集输系统管线与单井采出液传输管线的连接段设置单流阀和超声波流体传感器，监测采出液流动状态，不仅能提高单井机采系统工作的效率，避免机采系统做无用功；而且减少机采系统无采出液干抽或供液不足对机采系统的磨损，提高机采系统使用寿命；同时设置延时停机、自动恢复启动时间设定灵活，可以根据不同区块、不同单井实际生产情况，自动调整，智能控制，有较好的适用性；另外，单流阀控制，可以很好的避免单井不出液时、集输系统管线采出液反倒流进单井井内，造成采出液损失，同时造成单井出液假象，影响单井后期生产运行调整；总而言之，通过单井流体动能流量检测和单流阀，可提高单井有效生产率和机采系统使用寿命，降低单井能耗，可减少现场工人巡检工作量、避免人为因素判断差异对单井的影响，具有很好的市场需求和经济效益，同时具有很好的社会效益。
附图说明
附图1为本发明实施例1的连接示意图。
附图中的编码分别为：1为集输系统管线，2为单井采出液传输管线，3为连接管，4为单流阀，5为超声波流体传感器，6为阀门。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：
实施例1：如附图1所示，基于流体动能监测控制单井机采运行的装置，包括集输系统管线1、单井采出液传输管线2和控制模块，单井采出液传输管线2的出液端与集输系统管线1的进液端通过连接管3连接，在连接管3上自采出液输送方向依序固定安装单流阀4和超声波流体传感器5，超声波流体传感器5通过流体流量信号传输器与控制模块通信连接或电连接，在单井采出液传输管线2上串接有阀门6。
超声波流体传感器5、流体流量信号传输器、控制模块均为现有公知公用的仪表。比如超声波流体传感器5可为现有公知的超声波流量计，超声波流量计可以计量采出液流量，即可获知采出液是否流动。流体流量信号传输器为现有公知公用的信号传输器。控制模块为现有公知公用的控制器。
通信连接可为有线通信连接或无线通信连接，无线通信连接可为2G、3G、4G、5G、WIFI中的一种通信方式。
下面是对上述基于流体动能监测控制单井机采运行的装置的进一步优化或/和改进：
根据需要，控制模块与机采系统的控制柜控制端电连接。
本发明提及的机采系统是指本领域常规的机械采油装置，该机械采油装置可为游梁式抽油机深井泵装置或螺杆泵采油装置，也可为本领域其它机械采油装置。机采系统的控制柜控制端为机采系统的控制器。
根据需要，还包括客户端，客户端为移动端或电脑端，客户端与控制模块通信连接。
根据需要，控制模块为控制器。
控制器可采用现有公知的数据分析控制器。
实施例2：一种基于流体动能监测控制单井机采运行的装置的使用方法，按下述方法进行：单井生产运行过程中，井底采出液通过机采系统抽吸，然后通过单井采出液输送管线流经单流阀4后进入集输系统管线1，超声波流体传感器5检测采出液流动信号，超声波流体传感器5将检测到的采出液流动信号通过流体流量信号传输器向控制模块传输，控制模块根据获得的采出液流动信号信息，控制机采系统的运行状态。
实施例3：作为实施例2的优化，当井底无采出液时，集输系统管线1的压力高于井口压力，单流阀4关闭，单流阀4关闭后，机采系统继续运行，超声波流体传感器5检测到无采出液流动信号，控制模块根据超声波流体传感器5反馈的采出液无流量信号，向机采系统的控制柜控制端发出断电指令，机采系统的电动机停机，停止机采抽吸；当井底有采出液后，重新启动机采系统，开始机采抽吸。
实施例4：作为实施例2至3的优化，在控制模块设置机采系统的延时停机时间以及停机后重新启动的时间间隔，当超声波流体传感器5向控制模块反馈采出液无流量信号时，控制模块开始延时停机计时，在延时停机时间段内如果检测到流体流动信号，延时停机计时清零，则机采系统不停机，继续正常运行；如在延时停机时间段内没有检测到流体流动信号，控制模块向机采系统的控制柜控制端发送断电信号，机采系统停机，停止机采抽吸；机采系统的电动机停机后，控制模块开始进行停机后重新启动计时，当停机时间达到停机后重新启动的时间间隔时，控制模块向机采系统的控制柜控制端发送通电信号，机采系统重新启动，开始机采抽吸。
实施例5：作为实施例4的优化，机采系统复抽后，超声波流体传感器5检测到流体流量信号后，机采系统恢复正常运行，当超声波流体传感器5未检测到流体流量信号时，则控制模块重新开始延时停机计时，进入延时停机程序。
实施例6：作为实施例2至5的优化，用户通过客户端远程调整控制模块的延时停机时间以及停机后重新启动的时间间隔。
如果井底无采出液，机采系统无液可抽吸，就会出现干抽，未安装单流阀4时，因有杆泵无液干抽，导致集输系统管线1内采出液会倒流至井筒，造成井筒内有液假象，使机采系统做无用功运行。
当安装单流阀4以后，井底无采出液后，集输系统（集输系统管线1）压力会高于井口压力，采出液倒流单流阀4关闭，机采系统继续运行时，超声波流体传感器5检测到无流体流动信号，检测信号实时向数据分析控制器（控制模块）传输信号，数据分析控制器通过分析后，向机采系统的控制柜发出断电指令，机采系统断电停抽。
因井底产液具有延时和不确定性，因此在控制模块（数据分析控制器）设置延时停机功能和设置恢复重新启动功能。当超声波流体传感器5检测到无流体流动时，可根据不同单井井况设置延时停机时间值，在延时停机过程中如检测到流体流动则不停机，恢复正常运行状态，延时计时清零；延时停机计时过程中未检测到流体信号时，则到时停止运行。
停止机采抽吸后，地层逐步恢复供液能力，井筒地带逐步聚集采出液，当停机时间达到间隔恢复启动时间时，数据分析控制器向机采系统的控制柜发出通电指令，使机采系统复抽，机采系统复抽后，当超声波流体传感器5检测到流体流量信号时，机采系统恢复正常运行，当超声波流体传感器5未检测到流体流量信号时，则从新进入延时停机程序，最终形成控制机采系统启动和停止两个状态互锁循环。延时停机时间和间隔恢复启动时间均能通过控制界面（显示器）自行调整设定。控制模块可实现自动计算分析，并将数据通过远程传输至工作平台（用户手机或电脑），用户也可通过远程调整机采运行启停参数。
数据分析控制器可以采用OMRON 欧姆龙的 NX/NY 系列 AI 控制器或Keyence 基恩士的控制器 KV-8000等。
实施例6：某油井，开发后期单井产量每日计量产量3.5吨，传统模式下采用五型游梁抽油机24小时不间断生产，游梁抽油机配7.5千瓦电机，每小时耗电7.5度，24小时耗电180度。
将上述实施例所述基于流体动能监测控制单井机采运行的装置及使用方法应用于该油井后，现场测试，井底供液满足机采系统正常运行2小时后，机采系统就会出现供液不足，设定延时10分钟停机，每间隔2小时恢复启动，通过计量发现单井24小时内单井产量3.5吨变化不大，但机采系统累计共运行8小时，其余时间均处于间断停止状态。耗电60度，节约用电120度。同时机采系统运行时间缩短至1/3，机采系统不发生干抽干磨损伤，延长了使用寿命。
综上所述，本发明通过在集输系统管线1与单井采出液传输管线2的连接段设置单流阀4和超声波流体传感器5，监测采出液流动状态，不仅能提高单井机采系统工作的效率，避免机采系统做无用功；而且减少机采系统无采出液干抽或供液不足对机采系统的磨损，提高机采系统使用寿命；同时设置延时停机、自动恢复启动时间设定灵活，可以根据不同区块、不同单井实际生产情况，自动调整，智能控制，有较好的适用性；另外，单流阀4控制，可以很好的避免单井不出液时、集输系统管线1采出液反倒流进单井井内，造成采出液损失，同时造成单井出液假象，影响单井后期生产运行调整；总而言之，通过单井流体动能流量检测和单流阀4，可提高单井有效生产率和机采系统使用寿命，降低单井能耗，可减少现场工人巡检工作量、避免人为因素判断差异对单井的影响，具有很好的市场需求和经济效益，同时具有很好的社会效益。
以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
Claims (10)
1.一种基于流体动能监测控制单井机采运行的装置，其特征在于包括集输系统管线、单井采出液传输管线和控制模块，单井采出液传输管线的出液端与集输系统管线的进液端通过连接管连接，在连接管上自采出液输送方向依序固定安装单流阀和超声波流体传感器，超声波流体传感器通过流体流量信号传输器与控制模块通信连接或电连接，在单井采出液传输管线上串接有阀门。
2.根据权利要求1所述的基于流体动能监测控制单井机采运行的装置，其特征在于控制模块与机采系统的控制柜控制端电连接。
3.根据权利要求1或2所述的基于流体动能监测控制单井机采运行的装置，其特征在于还包括客户端，客户端为移动端或电脑端，客户端与控制模块通信连接。
4.根据权利要求1或2所述的基于流体动能监测控制单井机采运行的装置，其特征在于控制模块为控制器。
5.根据权利要求3所述的基于流体动能监测控制单井机采运行的装置，其特征在于控制模块为控制器。
6.一种根据权利要求1至5任意一项所述的基于流体动能监测控制单井机采运行的装置的使用方法，其特征在于按下述方法进行：单井生产运行过程中，井底采出液通过机采系统抽吸，然后通过单井采出液输送管线流经单流阀后进入集输系统管线，超声波流体传感器检测采出液流动信号，超声波流体传感器将检测到的采出液流动信号通过流体流量信号传输器向控制模块传输，控制模块根据获得的采出液流动信号信息，控制机采系统的运行状态。
7.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于当井底无采出液时，集输系统管线的压力高于井口压力，单流阀关闭，单流阀关闭后，机采系统继续运行，超声波流体传感器检测到无采出液流动信号，控制模块根据超声波流体传感器反馈的采出液无流量信号，向机采系统的控制柜控制端发出断电指令，机采系统的电动机停机，停止机采抽吸；当井底有采出液后，重新启动机采系统，开始机采抽吸。
8.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于控制模块设置机采系统的延时停机时间以及停机后重新启动的时间间隔，当超声波流体传感器向控制模块反馈采出液无流量信号时，控制模块开始延时停机计时，在延时停机时间段内如果检测到流体流动信号，延时停机计时清零，则机采系统不停机，继续正常运行；如在延时停机时间段内没有检测到流体流动信号，控制模块向机采系统的控制柜控制端发送断电信号，机采系统停机，停止机采抽吸；机采系统的电动机停机后，控制模块开始进行停机后重新启动计时，当停机时间达到停机后重新启动的时间间隔时，控制模块向机采系统的控制柜控制端发送通电信号，机采系统重新启动，开始机采抽吸。
9.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于机采系统复抽后，超声波流体传感器检测到流体流量信号后，机采系统恢复正常运行，当超声波流体传感器未检测到流体流量信号时，则控制模块重新开始延时停机计时。
10.根据权利要求8或9所述的使用方法，其特征在于通过客户端远程调整控制模块的延时停机时间以及停机后重新启动的时间间隔。
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