CN114320232B - 气井环空泄压管线的加热控制装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种气井环空泄压管线的加热控制装置，属于天然气开采技术领域。加热控制装置包括传感单元、加热单元、温度控制器和气质分析仪；传感单元包括第一传感组件和第二传感组件，第一传感组件连接在泄压针阀的入口端，第一传感组件与温度控制器电信连接，第二传感组件连接在泄压针阀的出口端，第二传感组件与温度控制器电信连接；加热单元位于第一传感组件和泄压针阀的入口端之间，加热单元与温度控制器电信连接，气质分析仪连接在泄压针阀的出口端，气质分析仪与温度控制器电信连接。本公开通过该加热控制装置，可以在气井环空泄压期间，能对泄压管线进行实时加热，防止形成水合物堵塞管线，确保泄压过程安全可控。

Description

气井环空泄压管线的加热控制装置

技术领域

本公开属于天然气开采技术领域，特别涉及一种气井环空泄压管线的加热控制装置。

背景技术

三高气井环空异常带压，已成为国内各大油气田共同面临的难题。当环空压力高于环空最大推荐压力时，需要通过现场应急泄压管线对环空进行泄压。泄压时，为了避免硫化物排放在空气中造成污染，所以在泄压管线的出口端连接硫化物燃烧池，从而将硫化物燃烧消耗掉。

相关技术中，气井环空泄压时，为了确保周围人居、树木等的安全，一般通过控制泄压针阀的开度来控制泄压气流的大小，以保证泄压管线的出口端中硫化物的燃烧火焰的高度不超过燃烧池的顶部。基于此，泄压针阀的开度往往会很小。但是如果将泄压针阀的开度设置的过小，则会因为管线内部的节流效应，在泄压针阀的出口端的管线中形成水合物，从而导致堵塞泄压管线。

然而，目前，还没有相应的装置能够避免泄压管线在气井环空泄压时，避免其内部形成水合物。

发明内容

本公开实施例提供了一种气井环空泄压管线的加热控制装置，可以在气井环空泄压期间，能对泄压管线进行实时加热，提高针阀前管线温度，防止形成水合物堵塞管线，确保泄压过程安全可控。所述技术方案如下：

本公开实施例提供了一种气井环空泄压管线的加热控制装置，所述加热控制装置包括传感单元、加热单元、温度控制器和气质分析仪；

所述传感单元包括第一传感组件和第二传感组件，所述第一传感组件连接在泄压针阀的入口端，用于检测所述泄压针阀的入口端压力和入口端温度，所述第一传感组件与所述温度控制器电信连接，所述第二传感组件连接在所述泄压针阀的出口端，用于检测所述泄压针阀中的出口端压力，所述第二传感组件与所述温度控制器电信连接；

所述加热单元位于所述第一传感组件和所述泄压针阀的入口端之间，所述加热单元与所述温度控制器电信连接；

所述气质分析仪连接在所述泄压针阀的出口端，所述气质分析仪用于检测所述泄压针阀的出口端气相组分信息，所述气质分析仪与所述温度控制器电信连接；

所述温度控制器被配置为，根据接收到的所述入口端压力、所述入口端温度、所述出口端压力和所述出口端气相组分信息，计算得到所述泄压针阀的出口端温度和所述泄压针阀的出口端处水合物的形成温度，并根据所述出口端温度和水合物的形成温度来调节所述加热单元的温度。

在本公开的又一种实现方式中，所述第一传感组件包括第一压力传感器和温度传感器；

所述第一压力传感器连接在所述泄压针阀的入口端，所述第一压力传感器与所述温度控制器电信连接；

所述温度传感器连接在所述泄压针阀的入口端，所述温度传感器与所述温度控制器电信连接。

在本公开的又一种实现方式中，所述第一传感组件还包括第一连通阀，所述第一连通阀的入口与所述泄压针阀的入口端连通，所述第一连通阀的第一出口与所述第一压力传感器连通，所述第一连通阀的第二出口与所述温度传感器连通。

在本公开的又一种实现方式中，所述第二传感组件包括第二压力传感器，所述第二压力传感器连接在所述泄压针阀的出口端，所述第二压力传感器与所述温度控制器电信连接。

在本公开的又一种实现方式中，所述第二传感组件包括还包括第二连通阀，所述第二连通阀的入口与所述泄压针阀的出口端连通，所述第二连通阀的第一出口与所述第二压力传感器连通，所述第二连通阀的第二出口与所述气质分析仪连通。

在本公开的又一种实现方式中，所述温度控制器包括计算模块和控制模块，所述计算模块与所述控制模块、所述第一传感组件、所述第二传感组件和所述气质分析仪电信连接，所述控制模块与所述加热单元电连接。

在本公开的又一种实现方式中，所述加热单元包括电伴热带，所述电伴热带缠绕在所述泄压针阀入口端的泄压管线上。

在本公开的又一种实现方式中，所述加热单元还包括发电机，所述发电机与所述电伴热带电连接。

在本公开的又一种实现方式中，所述第一传感组件和所述第二传感组件均为抗硫器件。

在本公开的又一种实现方式中，所述第一连通阀和所述第二连通阀均为三通阀。

本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过本公开实施例提供的加热控制装置在对泄压针阀的入口端的泄压管线进行加热控制时，由于该加热控制装置包括传感单元、加热单元、温度控制器和气质分析仪，且传感单元包括第一传感组件和第二传感组件，所以能够通过第一传感组件检测进入到泄压针阀中的入口端压力和入口端温度，通过第二传感组件检测进入到泄压针阀中的出口端压力，通过气质分析仪检测进入到泄压针阀中的出口端气相组分信息。同时，能够通过加热单元对泄压针阀的入口端的泄压管线进行加热，以避免泄压管线中形成水合物而堵塞管线。

而且，由于温度控制器均与第一传感组件、第二传感组件、气质分析仪和加热单元电信号连接，所以温度控制器能够根据接收到第一传感组件的传输的入口端压力、入口端温度和第二传感组件传输的出口端压力以及气质分析仪传输的出口端气相组分信息，来计算泄压针阀的出口端温度和泄压针阀出口端处水合物的形成温度，并根据泄压针阀出口端温度和水合物的形成温度来自动调节加热单元的加热温度，避免加热单元的加热温度太低而使得泄压管线内部依然能够形成水合物，或者加热温度太高而浪费资源。

本公开实施例提供的气井环空泄压管线的加热控制装置能够在环空泄压期间，通过温度控制器根据泄压针阀入口端压力、入口端温度、出口端压力、出口端气相组分信息来实时计算泄压管线中水合物的形成温度，以此来自动调节加热单元的加热温度，实现对泄压管线进行合理有效加热，防止水合物形成而堵塞泄压管线，确保泄压过程安全可控。并且该加热控制装置便于搬运，安装简单，具备对三高气井泄压过程泄压管线加热的工作能力。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例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公开的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开实施例提供的气井环空泄压管线的加热控制装置的结构示意图；

图2为本公开实施例提供的气井环空泄压管线的加热控制装置的使用效果图；

图3为本公开实施例提供的气井环空泄压管线的加热控制装置的又一使用效果图。

图中各符号表示含义如下：

1、传感单元；11、第一传感组件；111、第一压力传感器；112、温度传感器；113、第一连通阀；12、第二传感组件；121、第二压力传感器；122、第二连通阀；

2、加热单元；21、电伴热带；22、发电机；

3、温度控制器；31、计算模块；32、控制模块；

4、气质分析仪；

100、泄压针阀；101、气井；102、泄压闸阀；103、泄压管线；104、燃烧池。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

为了清楚的说明本公开实施例提供了的气井环空泄压管线的加热控制装置的使用过程，先简单介绍一下气井环空泄压管线结构。

图1是本公开实施例提供的气井环空泄压管线的加热控制装置的结构示意图，结合图1，气井101的气井环空在井口端连接有泄压闸阀102，泄压闸阀102的出口端通过泄压管线103与泄压针阀100的入口端连通，泄压针阀100的出口端通过泄压管线103与燃烧池104连通。

本公开实施例提供了一种气井环空泄压管线的加热控制装置，如图1所示，加热控制装置连接在泄压闸阀102与燃烧池104之间。

加热控制装置包括传感单元1、加热单元2、温度控制器3和气质分析仪4。

传感单元1包括第一传感组件11和第二传感组件12，第一传感组件11连接在泄压针阀100的入口端，用于检测泄压针阀100的入口端压力和入口端温度，第一传感组件11与温度控制器3电信连接，第二传感组件12连接在泄压针阀100的出口端，用于检测泄压针阀100中的出口端压力，第二传感组件12与温度控制器3电信连接。

加热单元2位于第一传感组件11和泄压针阀100的入口端之间，加热单元2与温度控制器3电信连接。

气质分析仪4连接在泄压针阀100的出口端，气质分析仪4用于检测泄压针阀100的出口端气相组分信息，气质分析仪4与温度控制器3电信连接。

温度控制器3被配置为，根据接收到的入口端压力、入口端温度、出口端压力和出口端气相组分信息，计算得到泄压针阀100的出口端温度和泄压针阀100的出口端处水合物的形成温度，并根据出口端温度和水合物的形成温度来调节加热单元2的加热温度。

通过本公开实施例提供的加热控制装置在对泄压针阀100的入口端的泄压管线进行加热控制时，由于该加热控制装置包括传感单元1、加热单元2、温度控制器3和气质分析仪4，且传感单元1包括第一传感组件11和第二传感组件12，所以能够通过第一传感组件11检测进入到泄压针阀100中的入口端压力和入口端温度，通过第二传感组件12检测进入到泄压针阀100中的出口端压力，通过气质分析仪4检测进入到泄压针阀100中的出口端气相组分信息。同时，能够通过加热单元2对泄压针阀100的入口端的泄压管线进行加热，以避免泄压管线中形成水合物而堵塞管线。

而且，由于温度控制器3均与第一传感组件11、第二传感组件12、气质分析仪4和加热单元2电信号连接，所以温度控制器3能够根据接收到第一传感组件11的传输的入口端压力、入口端温度和第二传感组件12传输的出口端压力以及气质分析仪4传输的出口端气相组分信息，来计算泄压针阀100的出口端温度和泄压针阀100出口端处水合物的形成温度，并根据泄压针阀100出口端温度和水合物的形成温度来自动调节加热单元2的加热温度，避免加热单元2的加热温度太低而使得泄压管线内部依然能够形成水合物，或者加热温度太高而浪费资源。

本公开实施例提供的气井环空泄压管线的加热控制装置能够在环空泄压期间，通过温度控制器3根据泄压针阀100入口端压力、入口端温度、出口端压力、出口端气相组分信息来实时计算泄压管线中水合物的形成温度，以此来自动调节加热单元2的加热温度，实现对泄压管线进行合理有效加热，防止水合物形成而堵塞泄压管线，确保泄压过程安全可控。并且该加热控制装置便于搬运，安装简单，具备对三高气井泄压过程泄压管线加热的工作能力。

继续参见图1，为了能够方便的检测泄压针阀100的入口端温度和压力，示例性地，第一传感组件11包括第一压力传感器111和温度传感器112；第一压力传感器111连接在泄压针阀100的入口端，第一压力传感器111与温度控制器3电信连接。

在上述实现方式中，通过将第一传感组件11设置为第一压力传感器111和温度传感器112，能够通过第一压力传感器111直接检测出泄压针阀100的入口端压力值。

同样的，能够通过温度传感器112直接检测出泄压针阀100的入口端温度值。并且，第一压力传感器111和温度传感器112与温度控制器3进行电信连接，所以能够检测出的泄压针阀100的入口端压力值和温度值均传输反馈至温度控制器3，以便通过温度控制器3来进行后续的计算和控制。

本实施例中，为了方便第一压力传感器111和温度传感器112的连接，在泄压针阀100的入口端处还设置第一连通阀113。

示例性地，第一传感组件11还包括第一连通阀113，第一连通阀113的入口与泄压针阀100的入口端连通，第一连通阀113的第一出口与第一压力传感器111连通，第一连通阀113的第二出口与温度传感器112连通。

在上述实现方式中，在泄压针阀100的入口端处设置第一连通阀113，能够通过第一连通阀113将第一压力传感器111和温度传感器112同时连接在泄压针阀100的入口端处。

为了方便连接，第一连通阀113为三通阀，其中第一连通阀113的入口为一个9/16AE连接扣，用于连接泄压针阀100的入口端的接口。第一连通阀113的第一出口和第二出口均为M20×1.5普通螺纹连接扣，分别用于与第一压力传感器111和温度传感器112连接。

另外，本实施例中为了保证泄压管线中的安全使用，第一连通阀113的压力等级均为70MPa。

继续参见图1，示例性地，第二传感组件12包括第二压力传感器121，第二压力传感器121连接在泄压针阀100的出口端，第二压力传感器121与温度控制器3电信连接。

在上述实现方式中，第二压力传感器121能够将泄压针阀100的出口端压力进行检测，同时通过与温度控制器3电信连接，方便将检测出的泄压针阀100的出口端压力传输反馈至温度控制器3中。

图2为本公开实施例提供的气井环空泄压管线的加热控制装置的使用效果图，参见图2，温度控制器3根据第一压力传感器111、温度传感器112、第二压力传感器121和气质分析仪4中检测到的结果，进行合理计算，最终得到加热单元2的加热温度。

根据图中显示，气质分析仪4检测的到的气相组分包括CH₄、H₂S、CO₂，泄压针阀100入口端温度为35℃，泄压针阀100入口端压力值可以根据图中的压力曲线对应看出，计算得到泄压针阀100出口端压力值为0.5Mpa，以及水合物形成温度为-32.67℃，进而根据的水合物形成温度来随时调整加热单元2的加热温度。

图3为本公开实施例提供的气井环空泄压管线的加热控制装置的又一使用效果图，参见图3，根据图中显示，气质分析仪4检测的到的气相组分有CH₄、H₂S、CO₂，泄压针阀100入口端温度为30℃，泄压针阀100入口端压力值可以根据图中的压力曲线对应看出，可以计算得到泄压针阀100出口端压力为0.4Mpa，以及水合物形成温度为-31.79℃，进而根据水合物形成温度来随时调整加热单元2的加热温度。

再次参见图1，为了方便第二压力传感器121和气质分析仪4的连接，第二传感组件12包括还包括第二连通阀122，第二连通阀122的入口与泄压针阀100的出口端连通，第二连通阀122的第一出口与第二压力传感器121连通，第二连通阀122的第二出口与气质分析仪4连通。

在上述实现方式中，在泄压针阀100的出口端处布置第二连通阀122，能够通过第二连通阀122将第二压力传感器121和气质分析仪4连接在泄压针阀100的出口端处。

为了方便连接，第二连通阀122为三通阀，其中第二连通阀122的入口为一个9/16AE连接扣，用于连接泄压针阀100的出口端的接口。

第二连通阀122的第一出口和第二出口均为M20×1.5普通螺纹连接扣，分别用于与第二压力传感器121和气质分析仪4连接。

另外，本实施例中为了保证泄压管线中的安全使用，第二连通阀122的压力等级均为70MPa。

为了保证第一传感组件11和第二传感组件12能够正常使用，示例性地，第一传感组件11和第二传感组件12均为抗硫器件。

在上述实现方式中，由于泄压管线中的天然气包括硫化物，而硫化物是一种腐蚀性极强的物质，所以为了避免第一传感组件11和第二传感组件12被硫化物腐蚀破坏，将第一传感组件11和第二传感组件12设置为抗硫器件，保证第一传感组件11和第二传感组件12能够正常使用。

下面继续结合图1对加热单元2进行说明。

示例性地，加热单元2包括电伴热带21，电伴热带21缠绕在泄压针阀100入口端的泄压管线上。

在上述实现方式中，电伴热带21的布置能够方便对泄压针阀100入口端的泄压管线进行加热，进而保证泄压管线内部的气体温度能够升高，避免水合物的形成。

示例性地，加热单元2还包括发电机22，发电机22与电伴热带21电连接。

在上述实现方式中，发电机22的布置能够使得电伴热带21实时被接通而加热，最终实现泄压管线能够随时被加热。

示例性地，发电机22可以为柴油发电机，其重量为48kg，便于搬运，并且，柴油发电机的额定电压220V，额定功率8KW。

电伴热带21的加热丝总长度20米，加热丝的一端已连接温度控制器3，无需现场安装；另一端自带插头，可直接连接于柴油发电机上，中间无需使用电缆，便于安装。

继续参见图1，示例性地，温度控制器3包括计算模块31和控制模块32，计算模块31与控制模块32、第一传感组件11、第二传感组件12和气质分析仪4电信连接，控制模块32与加热单元2电连接。

在上述实现方式中，温度控制器3内部设有计算模块31和控制模块32，可通过泄压针阀100入口端压力和出口端压力、泄压针阀100入口端温度、气组组分信息等等，实时计算出泄压针阀100出口端管线温度和水合物形成温度，温度控制器3自动调节加热单元2的加热温度，防止管线中形成水合物。具体通过计算模块31接收泄压针阀的入口端压力、入口端温度、出口端压力和气相成分，并以此计算得到泄压管线中水合物形成温度。控制模块32用于根据计算模块31中的计算结果来控制加热单元2的加热温度。

下面简单介绍一下本实施例提供的气井环空泄压管线的加热控制装置的工作过程：

首先，确认泄压环空闸阀和泄压针阀100均为关闭状态；

然后，在燃烧池104的管线出口端处点长明火；

接着，将电伴热带21紧密的缠绕在泄压针阀100的入口端的泄压管线103上，并用插头与发电机22电连接；

再接着，将第一连通阀113安装在泄压针阀100的入口端的接口处，第一压力传感器111和温度传感器112安装在第一连通阀113的两个接口上；

再接着，将第二连通阀122安装在泄压针阀100的出口端的接口处，第二压力传感器121和气质分析仪4连接于第二连通阀122的两个接口上。

再接着，用信号线将第一压力传感器111、第二压力传感器121、温度传感器112、气质分析仪4分别连接于温度控制器3。

再然后，启动发电机22，并开启气质分析仪4和温度控制器3；打开泄压环空闸阀，让气体进入泄压管线，第一压力传感器111将泄压针阀100入口端压力信号传至温度控制器3，温度传感器112将泄压针阀100入口端温度传至温度控制器3。

紧接着，待泄压闸阀102入口端与出口端压力平衡后，缓慢打开泄压针阀100；为保证火焰高度不超过燃烧池104顶部，将泄压针阀100出口端压力控制在0.3MPa～0.5MPa。

第一压力传感器111和气质分析仪4将泄压针阀100出口端压力和气组分信号传至温度控制器3中。温度控制器3根据接收到的泄压针阀100入口端压力、出口端压力、泄压针阀100入口端温度、气组分信息，计算泄压针阀100出口端管线温度和水合物形成温度，并自动调节温度，实现对泄压针阀100入口端管线的持续加热。

最终，随着泄压针阀100入口端、出口端压力的变化，温度控制器3实时计算泄压针阀100出口端管线温度和水合物形成温度，实时调整电伴热带21的加热温度。

以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种气井环空泄压管线的加热控制装置，其特征在于，所述气井(101)的气井环空在井口端连接有泄压闸阀(102)，所述泄压闸阀(102)的出口端通过泄压管线(103)与泄压针阀(100)的入口端连通，所述泄压针阀(100)的出口端通过所述泄压管线(103)与燃烧池(104)连通；

所述加热控制装置包括传感单元(1)、加热单元(2)、温度控制器(3)和气质分析仪(4)；

所述传感单元(1)包括第一传感组件(11)和第二传感组件(12)，所述第一传感组件(11)连接在泄压针阀(100)的入口端，用于检测所述泄压针阀(100)的入口端压力和入口端温度，所述第一传感组件(11)包括第一压力传感器(111)、温度传感器(112)和第一连通阀(113)，所述第一压力传感器(111)连接在所述泄压针阀(100)的入口端，所述第一压力传感器(111)与所述温度控制器(3)电信连接，所述温度传感器(112)连接在所述泄压针阀(100)的入口端，所述温度传感器(112)与所述温度控制器(3)电信连接，所述第一连通阀(113)的入口与所述泄压针阀(100)的入口端连通，所述第一连通阀(113)的第一出口与所述第一压力传感器(111)连通，所述第一连通阀(113)的第二出口与所述温度传感器(112)连通；

所述第二传感组件(12)包括第二压力传感器(121)，所述第二压力传感器(121)连接在所述泄压针阀(100)的出口端，且用于检测所述泄压针阀(100)中的出口端压力，所述第二压力传感器(121)与所述温度控制器(3)电信连接；

所述加热单元(2)位于所述第一传感组件(11)和所述泄压针阀(100)的入口端之间，所述加热单元(2)与所述温度控制器(3)电信连接；

所述气质分析仪(4)连接在所述泄压针阀(100)的出口端，所述气质分析仪(4)用于检测所述泄压针阀(100)的出口端气相组分信息，所述气质分析仪(4)与所述温度控制器(3)电信连接；

所述温度控制器(3)包括计算模块(31)和控制模块(32)，所述计算模块(31)与所述控制模块(32)、所述第一传感组件(11)、所述第二传感组件(12)和所述气质分析仪(4)电信连接，所述控制模块(32)与所述加热单元(2)电连接，所述计算模块(31)用于接收泄压针阀的入口端压力、入口端温度、出口端压力和气相成分，并根据接收到的所述入口端压力、所述入口端温度、所述出口端压力和所述出口端气相组分信息，计算得到所述泄压针阀(100)的出口端温度和所述泄压针阀(100)的出口端处水合物的形成温度，所述控制模块(32)用于根据所述计算模块(31)中计算出的出口端温度和水合物的形成温度来控制所述加热单元(2)的加热温度。

2.根据权利要求1所述的加热控制装置，其特征在于，所述第二传感组件(12)包括还包括第二连通阀(122)，所述第二连通阀(122)的入口与所述泄压针阀(100)的出口端连通，所述第二连通阀(122)的第一出口与所述第二压力传感器(121)连通，所述第二连通阀(122)的第二出口与所述气质分析仪(4)连通。

3.根据权利要求1-2任一项所述的加热控制装置，其特征在于，所述加热单元(2)包括电伴热带(21)，所述电伴热带(21)缠绕在所述泄压针阀(100)入口端的泄压管线上。

4.根据权利要求3所述的加热控制装置，其特征在于，所述加热单元(2)还包括发电机(22)，所述发电机(22)与所述电伴热带(21)电连接。

5.根据权利要求1-2任一项所述的加热控制装置，其特征在于，所述第一传感组件(11)和所述第二传感组件(12)均为抗硫器件。

6.根据权利要求2所述的加热控制装置，其特征在于，所述第一连通阀(113)和所述第二连通阀(122)均为三通阀。