CN115387768A - 一种适用于页岩气平台气井的泡排自动化集群加注设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于页岩气平台气井的泡排自动化集群加注设备。所述泡排自动化集群加注设备包括:药剂自动勾兑单元,用以完成自动勾兑泡排剂和消泡剂;泡排剂加注单元,包括泡排剂阀组,以独立控制平台内各气井的泡排剂加注;消泡剂加注单元,包括消泡剂阀组,以独立控制平台内各气井的消泡剂加注;信息采集单元,对集气站内及平台的运行数据进行信息采集;控制单元,用以接收所述信息采集单元采集到的信息,并远程控制所述药剂自动勾兑单元、泡排剂加注单元和消泡剂加注单元。
Description
技术领域
本发明涉及天然气开采领域,具体涉及一种适用于页岩气平台气井的泡排自动化集群加注设备。
背景技术
随着我国页岩气开发工作的逐步深入和开发规模的不断加大,如何保持气井稳产是气田现阶段面临的主要难题。随着开发时间的延长,出水导致积液井数迅速增加,截止目前已达到了生产井的70%,出水后气井产量下降了20%~85%,且根据页岩气藏开发特点,压裂液返排贯穿于气井全生命周期,给页岩气的连续稳产带来严峻挑战。
国内外的开发实践表明,排水采气技术是保障出水气田稳产和提高采收率的最有效措施,其中,泡沫排水采气占总排水采气井数的82%,是应用最广泛、最经济有效的技术。页岩气多采用平台式的开发模式,每个平台6-8口井,根据气井生产动态及时精确加注泡排剂是泡沫排水采气工艺成功的关键。目前采用较多的是泡排车轮流加注,井口工艺复杂、耗时长、精度差且很难及时根据气井实际生产动态进行实时、准确的设计与调整。
因此,急需开发一套适用于页岩气平台气井的泡排自动化集群加注设备,以确保产出地层水能及时连续有效排出,有效保障气井正常生产与稳产。
发明内容
基于以上背景技术,本发明的目的在于提供一种适用于页岩气平台气井的泡排自动化集群加注设备,以满足页岩气平台多井自动化实时集群加注泡排剂,确保井内产出水能及时连续有效排出,有效保障气井正常生产与稳产。
为了实现以上目的,本发明采用以下技术方案:
本发明提供一种适用于页岩气平台气井的泡排自动化集群加注设备,所述泡排自动化集群加注设备包括:
药剂自动勾兑单元,用以完成自动勾兑泡排剂和消泡剂;
泡排剂加注单元,包括泡排剂阀组,以独立控制平台内各气井的泡排剂加注;
消泡剂加注单元,包括消泡剂阀组,以独立控制平台内各气井的消泡剂加注;
信息采集单元,对集气站内及平台的运行数据进行信息采集;
控制单元,用以接收所述信息采集单元采集到的信息,并远程控制所述药剂自动勾兑单元、泡排剂加注单元和消泡剂加注单元。
本发明的泡排自动化集群加注设备可通过远程控制完成两种药剂的自动勾兑、对平台内各气井实时自动集群加注等,确保了井内产出水能及时连续有效排出,有效保障气井正常生产与稳产。
根据本发明的泡排自动化集群加注设备,优选地,所述药剂自动勾兑单元包括泡排剂原药罐、消泡剂原药罐、水箱、泡排剂混合罐、消泡剂混合罐;
所述泡排剂原药罐与所述泡排剂混合罐连通,所述消泡剂原药罐与所述消泡剂混合罐连通,所述水箱分别与所述泡排剂混合罐和消泡剂混合罐连通;
所述泡排剂混合罐和消泡剂混合罐的出口分别与所述泡排剂阀组和消泡剂阀组连通。
本发明的控制单元可远程控制所述药剂自动勾兑单元按照比例自动完成泡排剂和消泡剂的勾兑。所述控制单元的硬件可为手机和/或电脑,可单平台控制,也可双平台控制。
根据本发明的泡排自动化集群加注设备,优选地,所述水箱分别与所述泡排剂混合罐和消泡剂混合罐的连通管路上,所述泡排剂原药罐与所述泡排剂混合罐的连通管路上,以及所述消泡剂原药罐与所述消泡剂混合罐的连通管路上均设置有流量计和电磁阀;
所述泡排剂混合罐与所述泡排剂阀组的连通管道,以及所述消泡剂混合罐与所述消泡剂阀组的连通管道上均设置有电磁阀。
根据本发明的泡排自动化集群加注设备,优选地,所述药剂自动勾兑单元还包括添药泵,所述泡排剂原药罐和消泡剂原药罐分别通过所述添药泵加料。
根据本发明的泡排自动化集群加注设备,优选地,所述泡排剂混合罐和消泡剂混合罐均配置有搅拌器和液位计。
根据本发明的泡排自动化集群加注设备,优选地,所述泡排剂混合罐与所述泡排剂阀组的连通管道,以及所述消泡剂混合罐与所述消泡剂阀组的连通管道上均设置有滤清器。
根据本发明的泡排自动化集群加注设备,优选地,所述泡排剂阀组以及消泡剂阀组与每口气井连通的管道上均依次设置有止回阀和电磁阀。
根据本发明的泡排自动化集群加注设备,优选地,所述泡排剂阀组和消泡剂阀组均设置有溢流阀,且分别与所述泡排剂混合罐和消泡剂混合罐连通。
根据本发明的泡排自动化集群加注设备,优选地,所述泡排剂混合罐和消泡剂混合罐的出口与所述泡排剂阀组和消泡剂阀组的连通管路上均设置有流量计、高压泵、压力表和止回阀。
根据本发明的泡排自动化集群加注设备,优选地,所述消泡剂阀组采用分泵组加注方式,每个泵组所并联的气井的压差不大于0.2MPa。
根据本发明的泡排自动化集群加注设备,优选地,所述消泡剂阀组的每个泵组并联与所述消泡剂混合罐的出口连接,且每个并联管路上均设置有流量计、高压泵、压力表和止回阀;
所述消泡剂阀组还包括一备用泵组,所述备用泵组的出口分别与各个泵组的入口并联连通,所述备用泵组的入口与所述消泡剂混合罐的出口连通,且连通管路上设置有流量计、高压泵、压力表和止回阀。
本发明泡排剂加注单元的工作方式是:由控制单元控制选通阀对所接的多口气井轮巡加注,加注间隔既可1天数次,也可数天1次不等。每口井的加注量、加注周期、开始时间可远程任意设定。所述高压泵优选采用电动高压柱塞泵机注方式,最大输出压力25MPa,排量10L/小时。
消泡剂加注工作要求不能间断间歇加注,如果采用每管线一台泵的方式成本过高不宜采用;若采用一泵多出口并联方式又会因各井的出口可能压力有所不同,出现压力低的管线加注量过大,压力高的管线加不进去的现象。所以本发明设计采用分泵组加注方式,就是选择压力基本相同的为一泵组并联接入;例如实施例中的YS108-6平台现场8口井通8条输气管路,单井管路进除砂器后集中汇集进入下一流程。根据现场了解油管压力基本可分为三组,每组内的压差以不大于0.2MPa为限。
本发明的适用于页岩气平台气井的泡排自动化集群加注设备实现了数据的自动采集、泡排/消泡剂的远程自动联控、生产过程实时监测等功能,具备远程+本地控制监管能力,整个运行过程可感知,状态可在线实时自动调整。
附图说明
图1为本发明一优选实施例中的药剂自动勾兑单元示意图。
图2为本发明一优选实施例中的泡排剂加注单元示意图。
图3为本发明一优选实施例中的消泡剂加注单元示意图。
图4为本发明一优选实施例中的泡排自动化集群加注设备的橇厢结构主视图。
图5为本发明一优选实施例中的泡排自动化集群加注设备的橇厢结构俯视图。
附图标记说明:
1-泡排剂原药罐、2-消泡剂原药罐、3-水箱、4-泡排剂混合罐、5-消泡剂混合罐、6-搅拌器、7-液位计、8-流量计、9-电磁阀、10-添药泵、11-消泡剂桶、12-泡排剂桶、13-滤清器、14-泡排剂阀组、15-止回阀、16-消泡剂阀组、17-溢流阀、18-高压泵、19-压力表、20-消泡剂泵组、21-备用泵组、22-防爆箱、23-防爆灯、24-控制柜、25-控制分路阀。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明,下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解,下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的,不应以此限制本发明的保护范围。
本发明实施例提供一种适用于页岩气平台气井的泡排自动化集群加注设备,所述泡排自动化集群加注设备包括:
药剂自动勾兑单元,用以完成自动勾兑泡排剂和消泡剂;
泡排剂加注单元,包括泡排剂阀组,以独立控制平台内各气井的泡排剂加注;
消泡剂加注单元,包括消泡剂阀组,以独立控制平台内各气井的消泡剂加注;
信息采集单元,对集气站内及平台的运行数据进行信息采集;
控制单元,用以接收所述信息采集单元采集到的信息,并远程控制所述药剂自动勾兑单元、泡排剂加注单元和消泡剂加注单元。
如图1所示,所述药剂自动勾兑单元包括泡排剂原药罐1、消泡剂原药罐2、水箱3、泡排剂混合罐4、消泡剂混合罐5。
药剂自动勾兑单元的功能:可分别对泡排剂原药和消泡剂原药与水按照设定比例勾兑、混合搅拌。两种混合液的不同配比均由该药剂自动勾兑单元分别自动完成。混合勾兑比例可远程设定、修改。只需人工通过添药泵10将泡排剂或消泡剂原药添加补充到装置内的纯药罐内即可,图1中泡排剂原药罐1为1000升(2×500);消泡剂原药罐2为1500升(3×500)。
所述泡排剂原药罐1与所述泡排剂混合罐4连通,所述消泡剂原药罐2与所述消泡剂混合罐5连通,所述水箱3分别与所述泡排剂混合罐4和消泡剂混合罐5连通;
所述泡排剂混合罐4和消泡剂混合罐5的出口分别与所述泡排剂阀组14和所述消泡剂阀组16连通,为其提供泡排剂和消泡剂。
所述水箱3分别与所述泡排剂混合罐4和消泡剂混合罐5的连通管路上,所述泡排剂原药罐1与所述泡排剂混合罐4的连通管路上,以及所述消泡剂原药罐2与所述消泡剂混合罐5的连通管路上均设置有流量计8和电磁阀9,以实现远程控制,按照比例添加泡排剂原药和水,以及消泡剂原药和水,分别完成泡排剂和消泡剂的自动勾兑。
所述泡排剂混合罐4与所述泡排剂阀组14的连通管道,以及所述消泡剂混合罐5与所述消泡剂阀组16的连通管道上均设置有电磁阀9;以实现控制自动供药给相应阀组。
所述泡排剂原药罐1和消泡剂原药罐2分别通过所述添药泵10从泡排剂桶12和消泡剂桶11中进行加料。
所述泡排剂混合罐4和消泡剂混合罐5均配置有搅拌器6和液位计7;所述泡排剂原药罐1和消泡剂原药罐2也设置有液位计7。
所述泡排剂混合罐4与所述泡排剂阀组14的连通管道,以及所述消泡剂混合罐5与所述消泡剂阀组16的连通管道上均设置有滤清器13。
如图2所示,泡排剂加注单元包括泡排剂阀组14,本优选实施例中示例性的为8注口,以独立控制平台内气井1-8的泡排剂加注。所述泡排剂阀组14的8个注口与每口气井连通的管道上依次设置有止回阀15和电磁阀9;设置止回阀15可防止在加注作业完成关泵以后,井口的回压会让部分管内残余药剂压回泵或罐里。所述泡排剂阀组14的入口与所述泡排剂混合罐4连通,由泡排剂混合罐4对其供药,连接管路上设置有流量计8、高压泵18、压力表19和止回阀15。采用电动高压柱塞泵机注方式,特制防腐三柱塞陶瓷泵,最大输出压力25MPa,排量10L/小时。
如图3所示,消泡剂加注单元包括消泡剂阀组16,以独立控制平台内各气井的消泡剂加注。消泡剂加注工作要求不能间断间歇加注,如果采用每管线一台泵的方式成本过高不宜采用;若采用一泵多出口并联方式又会因各井的出口可能压力有所不同,出现压力低的管线加注量过大,压力高的管线加不进去的现象。因此本优选实施例中采用分泵组加注方式,就是选择压力基本相同的为一泵组并联接入;例如YS108-6平台现场8口井通8条输气管路,单井管路进除砂器后集中汇集进入下一流程。根据现场了解油管压力基本可分为三组,每组内的压差以不大于0.2MPa为限。则该优选实施例中的消泡剂阀组16设置3个消泡剂泵组20,每个消泡剂泵组20均为4注口,实际注口使用情况如图3所示。所述消泡剂阀组16与每口气井连通的管道上依次设置有止回阀15和电磁阀9。
所述消泡剂阀组的每个消泡剂泵组20并联与所述消泡剂混合罐5的出口连接,且每个并联管路上均设置有流量计8、高压泵18、压力表19和止回阀15。
另外,消泡剂加注单元按约3台主泵1台备泵配置,备泵实现热备方式,当主消泡泵有一台泵出现故障时,系统随时可切换至备用泵运行,不影响消泡作业的连续性。即,所述消泡剂阀组还包括一备用泵组21,如3所示,所述备用泵组21的出口分别与各个泵组的入口并联连通,所述备用泵组21的入口与所述消泡剂混合罐5的出口连通,且连通管路上设置有流量计8、高压泵18、压力表19和止回阀15。
消泡剂加注单元中的高压泵18均设置在防爆箱22中,以达到防爆要求。
所述泡排剂阀组14和消泡剂阀组16中的各泵组均设置有溢流阀17,且分别与所述泡排剂混合罐4和消泡剂混合罐5连通。
如图4和图5所示,本优选实施例中的泡排自动化集群加注设备设置于橇厢内。整体结构采用撬装模式,方便多平台轮巡使用。橇厢内还配套设置有防爆灯23、控制柜24(控制装置启停等功能)、控制分路阀25(多路自由切换)等必要部件,极大的提高了设备的安全性及高效性。
本优选实施例的适用于页岩气平台气井的泡排自动化集群加注设备可完成以下作业。
1)气井集群加注泡排剂作业
①泡排剂原药罐1的充填
无压状态;必须由人工现场参于完成。车辆将泡排剂桶12运至橇厢处后,由人工通过添药泵10打入泡排剂原药罐1后即可。
②泡排剂与清水混合搅拌
无压状态;完全可脱离人工操作,由平台事先设定的要求自动完成。按比例控制电磁阀开通将泡排剂原药罐1内原药加入泡排剂混合罐4内,水通过自压进入混合泡排剂混合罐4内,自行搅拌,进液停止后5-10分钟(时间可任意设定)搅拌自行停止。期间有流量计8监测。如遇特殊情况,人工可在远程控制平台上干预变更操作。
③泡排剂加注
高压状态;完全可脱离人工操作,由平台事先设定的要求自动加注。如遇特殊情况,人工可在远程控制平台上干预变更操作。
2、平台内管线消泡剂作业
①消泡剂原药罐2的填充
无压状态;可由人工现场参于完成。车辆将消泡剂桶11运至井场后,由人工通过添药泵10打入消泡剂原药罐2后即可。
②消泡剂与清水混合搅拌
无压状态;完全可脱离人工操作,由平台事先设定的要求自动完成。按比例由送药泵将原药箱液打入消泡剂混合罐5内,水通过自压进入消泡剂混合罐5内,自行搅拌,进液停止后10分钟(时间可任意设定)搅拌自行停止。期间有流量计8监测。如遇特殊情况,人工可在远程管控平台上干预变更操作。
③消泡剂加注
高压状态;完全可脱离人工操作,由平台事先设定的要求自动加注。如遇特殊情况,人工可在远程管控平台上干预变更操作。
3、输气管线清管作业
此项作业形态类似于对气井的泡排剂作业,故不再赘述。
和对气井加注药的方法主要区别有两点:
(1)选择加注口在输气管线,不在气井。
(2)加注会是不定期、不定量的。可根据输气管线水阻的严重程度由人为在远程給于临时性干预性加注。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定,对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动,这里无法对所有的实施方式予以穷举,凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (10)
1.一种适用于页岩气平台气井的泡排自动化集群加注设备,其特征在于,所述泡排自动化集群加注设备包括:
药剂自动勾兑单元,用以完成自动勾兑泡排剂和消泡剂;
泡排剂加注单元,包括泡排剂阀组,以独立控制平台内各气井的泡排剂加注;
消泡剂加注单元,包括消泡剂阀组,以独立控制平台内各气井的消泡剂加注;
信息采集单元,对集气站内及平台的运行数据进行信息采集;
控制单元,用以接收所述信息采集单元采集到的信息,并远程控制所述药剂自动勾兑单元、泡排剂加注单元和消泡剂加注单元。
2.根据权利要求1所述的泡排自动化集群加注设备,其特征在于,所述药剂自动勾兑单元包括泡排剂原药罐、消泡剂原药罐、水箱、泡排剂混合罐、消泡剂混合罐;
所述泡排剂原药罐与所述泡排剂混合罐连通,所述消泡剂原药罐与所述消泡剂混合罐连通,所述水箱分别与所述泡排剂混合罐和消泡剂混合罐连通;
所述泡排剂混合罐和消泡剂混合罐的出口分别与所述泡排剂阀组和消泡剂阀组连通。
3.根据权利要求2所述的泡排自动化集群加注设备,其特征在于,所述水箱分别与所述泡排剂混合罐和消泡剂混合罐的连通管路上,所述泡排剂原药罐与所述泡排剂混合罐的连通管路上,以及所述消泡剂原药罐与所述消泡剂混合罐的连通管路上均设置有流量计和电磁阀;
所述泡排剂混合罐与所述泡排剂阀组的连通管道,以及所述消泡剂混合罐与所述消泡剂阀组的连通管道上均设置有电磁阀。
4.根据权利要求3所述的泡排自动化集群加注设备,其特征在于,所述药剂自动勾兑单元还包括添药泵,所述泡排剂原药罐和消泡剂原药罐分别通过所述添药泵加料。
5.根据权利要求3所述的泡排自动化集群加注设备,其特征在于,所述泡排剂混合罐和消泡剂混合罐均配置有搅拌器和液位计。
6.根据权利要求3所述的泡排自动化集群加注设备,其特征在于,所述泡排剂混合罐与所述泡排剂阀组的连通管道,以及所述消泡剂混合罐与所述消泡剂阀组的连通管道上均设置有滤清器。
7.根据权利要求3所述的泡排自动化集群加注设备,其特征在于,所述泡排剂阀组以及消泡剂阀组与每口气井连通的管道上均依次设置有止回阀和电磁阀。
8.根据权利要求3所述的泡排自动化集群加注设备,其特征在于,所述泡排剂阀组和消泡剂阀组均设置有溢流阀,且分别与所述泡排剂混合罐和消泡剂混合罐连通。
9.根据权利要求3所述的泡排自动化集群加注设备,其特征在于,所述泡排剂混合罐和消泡剂混合罐的出口与所述泡排剂阀组和消泡剂阀组的连通管路上均设置有流量计、高压泵、压力表和止回阀。
10.根据权利要求3所述的泡排自动化集群加注设备,其特征在于,所述消泡剂阀组采用分泵组加注方式,每个泵组内并联的气井的压差不大于0.2MPa;
优选地,所述消泡剂阀组还包括一备用泵组,所述备用泵组的出口分别与各个泵组的入口并联连通,所述备用泵组的入口与所述消泡剂混合罐的出口连通,且连通管路上设置有流量计、高压泵、压力表和止回阀。
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