CN112412395A - 一种高压气液混合注入控制系统 - Google Patents

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王科萌
王越
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Abstract

本发明属于油气田井口控制技术领域，特别涉及一种高压气液混合注入控制系统。一种高压气液混合注入控制系统，包括撬装架以及安装在所述撬装架上的高压气体控制管路、高压液体控制管路、气液混合器和控制器，所述气液混合器与所述高压气体控制管路、高压液体控制管路连接；所述控制器控制所述高压气体控制管路、高压液体控制管路的开启与关闭。本发明通过气液混合器将高压气液调配混合，均匀注入试验井中，整体承压可达70MPa，本发明采用的控制器同时具备近程与远程联动、手动与自动操作控制系统，控制系统软件可以通过动画模拟显示各阀门开关状态与流量压力，能够随时掌握系统部件状态，气液控制精确，满足试验过程井下流体需要。

Description

一种高压气液混合注入控制系统
技术领域
本发明属于油气田井口控制技术领域，特别涉及一种高压气液混合注入控制系统。
背景技术
目前气井增产改造后返排率低，生产过程中井底积液，节流器、气举阀失效严重，已成为困扰气田生产的主要因素，井下作业过程中的诱喷排液、排水采气、井下节流、气井修井等作业工艺一直因为缺乏必要的试验平台而无法实现参数优化与效果验证，技术多年踌躇不前，气井带压作业、连续油管作业等新工艺新技术直接上井试验存在较大风险。
进行气井全生命周期工艺试验可以进行接近工况条件下的气井全生命周期工艺模拟以获取实际作业条件下的优化参数，试验时气液注入是气井全生命周期试验系统工作中的重要环节，现有的气液注入系统多采用井口多条管线注入，注入液体在井筒内混合，无法对注入的气液注入进行精确控制与混合，导致试验结果与实际偏差，无法满足现场施工指导要求。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种高压气液混合注入控制系统，通过气液混合器将高压气液调配混合，均匀注入试验井中，从而满足试验过程井下流体需要。
本发明的技术方案在于：一种高压气液混合注入控制系统，包括撬装架以及安装在所述撬装架上的高压气体控制管路、高压液体控制管路、气液混合器和控制器，其中：所述的高压气体控制管路包括依次连接的气路手动截止阀、气路远控截止阀、分支气路、气路数字压力测量装置、气路单流阀；所述的高压液体控制管路包括依次连接的液路手动截止阀、液路远控截止阀、液路数字流量测量装置、液路数字压力测量装置以及液路单流阀；所述气液混合器与所述高压气体控制管路、高压液体控制管路连接；所述控制器控制所述高压气体控制管路、高压液体控制管路的开启与关闭。
所述分支气路包括两路，一路包括依次连接的第一气路远控闸阀、第一气路可控比例阀、第一气路数字流量测量装置，所述第一气路远控闸阀与所述气路远控截止阀相连接，所述第一气路数字流量测量装置与所述气路数字压力测量装置相连接；另一路包括依次连接的第二气路远控闸阀、第二气路可控比例阀、第二气路数字流量测量装置，所述第二气路远控闸阀与所述气路远控截止阀相连接，所述第二气路数字流量测量装置与所述气路数字压力测量装置相连接。
所述控制器控制所述气路远控截止阀、所述气路数字压力测量装置、所述第一气路远控闸阀、所述第一气路可控比例阀、所述第一气路数字流量测量装置、所述第二气路远控闸阀、所述第二气路可控比例阀、所述第二气路数字流量测量装置、所述液路远控截止阀、所述液路数字流量测量装置以及所述液路数字压力测量装置。
所述的高压气液混合注入控制系统整体承压70MPa；所述的高压气体控制管路、高压液体控制管路及气液混合器、单流阀、截止阀、闸阀、比例阀的工作压力均不低于70MPa。
所述气路远控截止阀、所述第一气路远控闸阀、所述第一气路可控比例阀、所述第二气路远控闸阀、所述第二气路可控比例阀以及所述液路远控截止阀均采用液压供驱动动力。
所述的高压气液混合注入控制系统的注入液量范围为，0～720m3/d；注入气量范围为，1000～100000N m3/d，两相均匀混合，混合比例为液量0~100%、气量0~100%。
所述的高压气液混合注入控制系统计量精度，在气量为1000~10000Nm3/d时，计量精度高于1%；在气量为10000~100000 Nm3/d时，计量精度高于2%；在液量为0～120m3/d时，计量精度高于1%；在液量为120～720m3/d时，计量精度高于2%。
所述控制器同时具备近程与远程联动、手动与自动操作控制系统，控制系统软件可以通过动画模拟显示各阀门开关状态与流量压力，可以控制、调整和显示设备的启动、停机，预设气体流量的自动调整，系统反应时间不大于1s，可控截止阀、可控开启比例阀单次执行时间不大于20s。
所述控制器的手动与自动操作控制系统可操作控制各个可控截止阀、可控开启比例阀、数字流量测量装置、数字压力测量装置的精确控制和计量、可控开启比例阀与数字流量测量装置的联动，两种操作控制系统有互锁功能，当自动控制系统失效，可以手动控制各阀门。
所述的所述控制器通过操作控制柜进行，控制柜带有USB接口；设置准用控制柜，远程控制系统为计算机控制，可实现150米外控制室控制。
本发明的技术效果在于：1.本发明通过气液混合器将高压气液调配混合，均匀注入试验井中，整体承压可达70MPa，满足试验过程井下流体需要；2.本发明的控制器同时具备近程与远程联动、手动与自动操作控制系统，控制系统软件可以通过动画模拟显示各阀门开关状态与流量压力，能够随时掌握系统部件状态，气液控制精确。
以下将结合附图进行进一步的说明。
附图说明
图1为本发明一种高压气液混合注入控制系统的结构示意图。
附图标记：1-气路手动截止阀，2-气路远控截止阀，301-第一气路远控闸阀，302-第二气路远控闸阀，401-第一气路可控比例阀，402-第二气路可控比例阀，501-第一气路数字流量测量装置，502-第二气路数字流量测量装置，6-气路数字压力测量装置， 7-气路单流阀，8-液路手动截止阀，9-液路远控截止阀，10-液路数字流量测量装置，11-液路数字压力测量装置，12-液路单流阀，13－气液混合器，14－控制器，15－撬装架。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种高压气液混合注入控制系统，一种高压气液混合注入控制系统，包括撬装架15以及安装在所述撬装架15上的高压气体控制管路、高压液体控制管路、气液混合器13和控制器14，其中：所述的高压气体控制管路包括依次连接的气路手动截止阀1、气路远控截止阀2、分支气路、气路数字压力测量装置6、气路单流阀7；
所述的高压液体控制管路包括依次连接的液路手动截止阀8、液路远控截止阀9、液路数字流量测量装置10、液路数字压力测量装置11以及液路单流阀12；
所述气液混合器13与所述高压气体控制管路、高压液体控制管路连接；所述控制器14控制所述高压气体控制管路、高压液体控制管路的开启与关闭。
模拟试验时，本发明通过控制器14控制所述高压气体控制管路、高压液体控制管路的开启与关闭，通过气液混合器13与所述高压气体控制管路、高压液体控制管路连接；将高压气体控制管路、高压液体控制管路的气液流体在气液混合器13中混合后注入试验井，对注入的气液注入进行精确控制与混合。
实施例2
优选的，在实施例1的基础上，本实施例中，所述分支气路包括两路，一路包括依次连接的第一气路远控闸阀301、第一气路可控比例阀401、第一气路数字流量测量装置501，所述第一气路远控闸阀301与所述气路远控截止阀2相连接，所述第一气路数字流量测量装置501与所述气路数字压力测量装置6相连接；另一路包括依次连接的第二气路远控闸阀302、第二气路可控比例阀402、第二气路数字流量测量装置502，所述第二气路远控闸阀302与所述气路远控截止阀2相连接，所述第二气路数字流量测量装置502与所述气路数字压力测量装置6相连接。
模拟试验时，高压气体经过气路手动截止阀1、气路远控截止阀2进入气路管线，根据气流流量的大小选择合适的分支气路管线，以保证气体测量的精度。第一气路可控比例阀401和第二气路可控比例阀402根据气体流量的大小，由控制器14控制系统控制自动切换。在大流量气体通过时，经第一气路远控闸阀301、第一气路可控比例阀401、第一气路数字流量测量装置501、气路数字压力测量装置6、气路单流阀7排出；在小流量气体通过时，经第二气路远控闸阀302、第二气路可控比例阀402、第二气路数字流量测量装置502、气路数字压力测量装置6、气路单流阀7排出。通过调节可控比例阀的开度可实现对排出气体流量的精确控制。
优选的，在实施例1的基础上，本实施例中，所述控制器14控制所述气路远控截止阀2、所述气路数字压力测量装置6、所述第一气路远控闸阀301、所述第一气路可控比例阀401、所述第一气路数字流量测量装置501、所述第二气路远控闸阀302、所述第二气路可控比例阀402、所述第二气路数字流量测量装置502、所述液路远控截止阀9、所述液路数字流量测量装置10以及所述液路数字压力测量装置11。
模拟试验时，所述控制器14控制所述气路远控截止阀2、所述气路数字压力测量装置6、所述第一气路远控闸阀301、所述第一气路可控比例阀401、所述第一气路数字流量测量装置501、所述第二气路远控闸阀302、所述第二气路可控比例阀402、所述第二气路数字流量测量装置502、所述液路远控截止阀9、所述液路数字流量测量装置10以及所述液路数字压力测量装置11，可以实现对各个可控截止阀、可控开启比例阀、数字流量测量装置、数字压力测量装置的精确控制和计量、可控开启比例阀与数字流量测量装置的联动，实现所需气液量的精确控制。
优选的，在实施例1的基础上，本实施例中，所述的高压气液混合注入控制系统整体承压70MPa；所述的高压气体控制管路、高压液体控制管路及气液混合器13、单流阀、截止阀、闸阀、比例阀的工作压力均不低于70MPa。
模拟试验时，所述的高压气液混合注入控制系统整体承压70MPa；所述的高压气体控制管路、高压液体控制管路及气液混合器13、单流阀、截止阀、闸阀、比例阀的工作压力均不低于70MPa，可以满足进行气井全生命周期工艺试验可以进行接近工况条件下的气井全生命周期工艺模拟以获取实际作业条件下的优化参数，压力模拟满足现场施工指导要求。
优选的，在实施例1的基础上，本实施例中，所述气路远控截止阀2、所述第一气路远控闸阀301、所述第一气路可控比例阀401、所述第二气路远控闸阀302、所述第二气路可控比例阀402以及所述液路远控截止阀9均采用液压供驱动动力。
模拟试验时，采用液压供驱动动力可以实现控制阀门的快速关闭与开启，且液动控制阀门可靠性高，系统稳定。
优选的，在实施例1的基础上，本实施例中，所述的高压气液混合注入控制系统的注入液量范围为，0～720m3/d；注入气量范围为，1000～100000N m3/d，两相均匀混合，混合比例为液量0~100%、气量0~100%。所述的高压气液混合注入控制系统计量精度，在气量为1000~10000Nm3/d时，计量精度高于1%；在气量为10000~100000 Nm3/d时，计量精度高于2%；在液量为0～120m3/d时，计量精度高于1%；在液量为120～720m3/d时，计量精度高于2%。
模拟试验时，所述的高压气液混合注入控制系统的精度可以保证能将高压空气、高压水流两相按照设计要求的比例，进行精确控制调配混合，从而满足试验过程井下流体需要。
优选的，在实施例1的基础上，本实施例中，所述控制器14同时具备近程与远程联动、手动与自动操作控制系统，控制系统软件可以通过动画模拟显示各阀门开关状态与流量压力，可以控制、调整和显示设备的启动、停机，预设气体流量的自动调整，系统反应时间不大于1s，可控截止阀、可控开启比例阀单次执行时间不大于20s。所述控制器14的手动与自动操作控制系统可操作控制各个可控截止阀、可控开启比例阀、数字流量测量装置、数字压力测量装置的精确控制和计量、可控开启比例阀与数字流量测量装置的联动，两种操作控制系统有互锁功能，当自动控制系统失效，可以手动控制各阀门。所述的所述控制器14通过操作控制柜进行，控制柜带有USB接口；设置准用控制柜，远程控制系统为计算机控制，可实现150米外控制室控制，具有良好的控制系统和控制显示面板程序，功能与控制柜相一致。
模拟试验时，所述控制器14同时具备近程与远程联动、手动与自动操作控制系统，控制系统软件可以通过动画模拟显示各阀门开关状态与流量压力，可以控制、调整和显示设备的启动、停机，预设气体流量的自动调整，系统反应时间不大于1s，可控截止阀、可控开启比例阀单次执行时间不大于20s，试验时可根据实际情况选择操作方式，并且可以直观看到试验参数情况，工作情况由动画实时模拟演示，能够随时掌握系统部件状态。操作灵活、方便；手动与自动操作控制系统可以保证系统更加稳定安全的工作，互为补充。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高压气液混合注入控制系统，其特征在于，包括撬装架（15）以及安装在所述撬装架（15）上的高压气体控制管路、高压液体控制管路、气液混合器（13）和控制器（14），其中：
所述的高压气体控制管路包括依次连接的气路手动截止阀（1）、气路远控截止阀（2）、分支气路、气路数字压力测量装置（6）、气路单流阀（7）；
所述的高压液体控制管路包括依次连接的液路手动截止阀（8）、液路远控截止阀（9）、液路数字流量测量装置（10）、液路数字压力测量装置（11）以及液路单流阀（12）；
所述气液混合器（13）与所述高压气体控制管路、高压液体控制管路连接；所述控制器（14）控制所述高压气体控制管路、高压液体控制管路的开启与关闭。
2.根据权利要求1所述一种高压气液混合注入控制系统，其特征在于：所述分支气路包括两路，一路包括依次连接的第一气路远控闸阀（301）、第一气路可控比例阀（401）、第一气路数字流量测量装置（501），所述第一气路远控闸阀（301）与所述气路远控截止阀（2）相连接，所述第一气路数字流量测量装置（501）与所述气路数字压力测量装置（6）相连接；另一路包括依次连接的第二气路远控闸阀（302）、第二气路可控比例阀（402）、第二气路数字流量测量装置（502），所述第二气路远控闸阀（302）与所述气路远控截止阀（2）相连接，所述第二气路数字流量测量装置（502）与所述气路数字压力测量装置（6）相连接。
3.根据权利要求1所述一种高压气液混合注入控制系统，其特征在于：所述控制器（14）控制所述气路远控截止阀（2）、所述气路数字压力测量装置（6）、所述第一气路远控闸阀（301）、所述第一气路可控比例阀（401）、所述第一气路数字流量测量装置（501）、所述第二气路远控闸阀（302）、所述第二气路可控比例阀（402）、所述第二气路数字流量测量装置（502）、所述液路远控截止阀（9）、所述液路数字流量测量装置（10）以及所述液路数字压力测量装置（11）。
4.根据权利要求1所述一种高压气液混合注入控制系统，其特征在于：所述的高压气液混合注入控制系统整体承压70MPa；所述的高压气体控制管路、高压液体控制管路及气液混合器（13）、单流阀、截止阀、闸阀、比例阀的工作压力均不低于70MPa。
5.根据权利要求1或2所述一种高压气液混合注入控制系统，其特征在于：所述气路远控截止阀（2）、所述第一气路远控闸阀（301）、所述第一气路可控比例阀（401）、所述第二气路远控闸阀（302）、所述第二气路可控比例阀（402）以及所述液路远控截止阀（9）均采用液压供驱动动力。
6.根据权利要求1所述一种高压气液混合注入控制系统，其特征在于：所述的高压气液混合注入控制系统的注入液量范围为，0～720m3/d；注入气量范围为，1000～100000N m3/d，两相均匀混合，混合比例为液量0~100%、气量0~100%。
7.根据权利要求1所述一种高压气液混合注入控制系统，其特征在于：所述的高压气液混合注入控制系统计量精度，在气量为1000~10000Nm3/d时，计量精度高于1%；在气量为10000~100000 Nm3/d时，计量精度高于2%；在液量为0～120m3/d时，计量精度高于1%；在液量为120～720m3/d时，计量精度高于2%。
8.根据权利要求1所述一种高压气液混合注入控制系统，其特征在于：所述控制器（14）同时具备近程与远程联动、手动与自动操作控制系统，控制系统软件可以通过动画模拟显示各阀门开关状态与流量压力，可以控制、调整和显示设备的启动、停机，预设气体流量的自动调整，系统反应时间不大于1s，可控截止阀、可控开启比例阀单次执行时间不大于20s。
9.根据权利要求7所述一种高压气液混合注入控制系统，其特征在于：所述控制器（14）的手动与自动操作控制系统可操作控制各个可控截止阀、可控开启比例阀、数字流量测量装置、数字压力测量装置的精确控制和计量、可控开启比例阀与数字流量测量装置的联动，两种操作控制系统有互锁功能，当自动控制系统失效，可以手动控制各阀门。
10.根据权利要求1所述一种高压气液混合注入控制系统，其特征在于：所述的所述控制器（14）通过操作控制柜进行，控制柜带有USB接口；设置准用控制柜，远程控制系统为计算机控制，可实现150米外控制室控制。
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