CN116006159A - 一种储气库监测井监测装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及储气库压力监测技术领域，具体公开了一种储气库监测井监测装置及其使用方法，其中监测装置包括监测管柱、储气层监测机构和盖层监测机构；管柱包括油管串、封隔器和筛管；储气层监测机构包括电缆、检测探头和电子检测仪；盖层监测机构包括毛细管、压力检测器、气瓶、三通阀和传压筒，传压筒位于封隔器的上方连接在油管串上。本发明能够对一口井同时监测井内的储气层和盖层的压力，从而减少监测工艺费用，同时更加安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及储气库压力监测技术领域，具体涉及一种储气库监测井监测装置及其使用方法。
背景技术
随着低碳经济时代的到来，天然气的重要性越来越突出，天然气市场需求的日益扩大。天然气由于季节用气波动大的特点，地下储气库建设具有调峰保供、应急供气、战略储备等多项功能，储气库建设至关重要。
地下储气库的主要组成部分包括地下储气层、注采井、与输气干线相连的地面天然气处理、加压、输配、计量、自控等主要工程设施及供水、供电、通讯等辅助设施。
同时经过长期调研发现，储气库在长期高压注采交变周期下，可能导致套管外固井水泥环在高、低压力交变和周期下逐渐松动损坏，引起天然气向地面泄露的潜在安全风险和意外事故，储气库安全性和密封性是影响储气库可靠运行的关键问题，因此，地下储气库必须建立压力监测系统，实现储气库安全可靠运行。
储气库监测井是一种专门用来进行储气层和盖层压力的井，实现储气库生产过程的全控制。其监测主要是针对储气层和储气层以上的盖层段进行监测，通过对储气层和盖层段的压力监测实时了解储气库的压力变化情况和安全情况。
专利201410436439.9《一种储气库用测试管柱》公开了一种储气库储气层的监测工艺管柱，采用铠装电缆方式穿越生产封隔器悬挂电子温压计方式实现储气层的温度和压力监测。该种方法可以实现储气层的压力监测，但是无法实现盖层的压力监测，对储气库的安全性管控有很大的风险。
专利201811432827 .4 《一种储气库与天然气井环空压力检测装置》公开了一种用于储气库与天然气井环空压力检测装置与方法，通过气液分离器、压力计、流量计等实现环空长期压力变化情况监测，只能实现环空压力监测，而且是井口压力监测，只能实现盖层压力的反算，不能实现储气层的压力监测。
专利202011575144 .1 《地下储气库安全运行监测系统及监测方法》公开了一种地下储气库安全运行监测系统及监测方法，包括在所有注气井、采气井和监测井，套管内外和井内注采气管外布设的铠装光缆和准分布式光纤压力传感器，综合充分利用实时在线监测所有井下的噪 声、温度、压力、应力/应变的变化和微地震事件的分布特征，对实时在线监测的所有参数和信息进行智能化综合分析和评估，对影响储气库安全平稳运行的各种风险或事故进行分级分类，及时发布事故风险的预警信号和信息，确保储气库稳定安全的运行。该种工艺可实现实时长期监测，但费用昂贵，针对套管外监测，当出现失效等问题时检修困难。
综合来讲，目前监测井监测主要技术和存在的问题：
1）两口监测井，一口井监测储气层压力，采用电子温压计或其他技术等，一口井监测盖层压力，采用环空压力检测装置等，无法实现两口井同时监测；
2）采用光纤传感实时监测技术，不仅费用昂贵，而且当套管外监测失效时，检修困难。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种储气库监测井监测装置及其使用方法，能够同时对一口井同时监测井内的储气层和盖层的压力，从而减少监测工艺费用，同时更加安全可靠。
本发明的技术方案是：
一种储气库监测井监测装置，包括监测管柱、储气层监测机构和盖层监测机构；
所述监测管柱包括油管串、封隔器和筛管；
所述封隔器连接在油管串的中部，所述筛管连接在油管串的底部；
所述储气层监测机构包括电缆、检测探头和电子检测仪；
所述电缆的两端分别与检测探头和电子检测仪电连接，所述检测探头位于筛管内；
所述盖层监测机构包括毛细管、压力检测器、气瓶、三通阀和传压筒，所述传压筒位于封隔器的上方连接在油管串上；
所述三通阀包括第一接口、第二接口和第三接口，所述第一接口与压力检测器通过导管连接，所述第二接口通过导管与气瓶连接，所述第三接口与毛细管的一端连接，所述毛细管的另一端与传压筒连接。
优选的，所述传压筒包含内管、外管、上密封堵头、上密封盖、下密封堵头和下密封盖；
所述外管套在内管的外侧，外管和内管之间形成环空腔，所述上密封盖和下密封盖分别密封连接在环空腔的上下两侧，并在外管和内管之间形成储气腔，所述上密封盖和下密封盖上分别设有与储气腔连通的流道，所述毛细管与流道连通。
优选的，所述上密封盖和下密封盖上分别设有封堵第一流道的密封堵头，所述密封堵头上设有与流道连通的气孔，所述毛细管的端部与气孔连接。
优选的，所述传压筒为间隔连接在油管串上的多个，并且多个传压筒之间通过导管连通。
优选的，所述检测探头包括温度传感器和压力传感器。
优选的，所述油管串上位于传压筒的上方连接有安全阀。
优选的，所述筛管的底部连接有丝堵。
一种储气库监测井监测装置的使用方法，包括以下步骤：
(1)首先，在套管储气层部位和盖层部位射孔；
(2)下一步，调整三通阀接通氮气瓶与毛细管的连接，断开毛细管与压力检测器的连接；
（3）下一步，开启气瓶，通过氮气吹扫保持毛细管和传压筒内部一直存有氮气，然后向井内下入监测井监测管柱；
(4)下一步，监测管柱下入到设计位置时，坐封封隔器，利用封隔器将井下的盖层和储气层分隔；
(5)下一步，调整三通阀断开氮气瓶与毛细管的连接，接通毛细管与压力检测器的连接；
(6)下一步，安装井口装置；
(7)下一步，通过电缆向油管内部下入检测探头；
(8)最后，通过电子检测仪检测储气层数据，通过压力检测器检测盖层数据。
本发明与现有技术相比较，具有以下优点：
1、同一口井实现储气层和盖层的同时监测，具有工艺简单、安全性高的特点；
2、盖层监测机构通过毛细管和传压筒将盖层压力导向地面，再通过机械式压力表读取压力，不存在电子等元器件的应用，为纯机械测试，具有可靠高、不易损坏、成本低等特点；
3、油管内电子温压计系统实现储气层压力和温度的监测，当发生异常损坏等事件，从油管串内提出更换方便。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为传压筒的结构示意图；
图中：1、电缆，2、毛细管，3、安全阀，4、传压筒，5、油管串，6、封隔器，7、检测探头，8、筛管，9、丝堵，10、控制线，11气瓶，12、电子检测仪，13、压力检测器，14、三通阀，401、接头，402、上密封堵头，403、上密封盖，404、外管，405、下密封堵头，406、下密封盖，407、内管。
具体实施方式
下面是结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1
参见图1和图2，一种储气库监测井监测装置，包括监测管柱、储气层检测机构和盖层检测机构。
其中，管柱包括油管串5、封隔器6和筛管8，油管串5是由多根油管依次收尾连接组成。
封隔器6连接在油管串5的中部，筛管8连接在油管串5的底部。
储气层监测机构包括电缆1、检测探头7和电子检测仪12。
电缆1可以采用承压性能强的钢管电缆1、铠装电缆1等，电子检测仪12为目前作业现场所使用的设备，其具有压力和温度检测功能。
电缆1的两端分别与检测探头7和电子检测仪12电连接，检测探头7通过电缆1悬挂在筛管8内，检测探头7包括温度传感器和压力传感器。
盖层监测机构包括毛细管2、压力检测器13、气瓶11、三通阀14和传压筒4；
其中，传压筒4位于封隔器6的上方连接在油管串5上，传压筒4的下端与下方油管顶部螺纹连接，传压筒4的上端可通过接头401与油管底部连接。
毛细管2为不修钢，不修钢材质具有较高的结构强度和耐腐性。
压力检测器13可选用机械式的压力表，机械式结构具有成本低、可靠性高的特点，压力检测器13还可以选用压力变送器，方便对数据进行传输。
三通阀14包括第一接口、第二接口和第三接口。
第一接口与压力检测器13通过导管连接，第二接口通过导管与气瓶11连接，第三接口与毛细管2的一端连接，毛细管2的另一端与传压筒4连接。
气瓶11内充装有氮气，通过氮气可对毛细管2和传压筒4进行吹扫，并使毛细管2和传压筒4在下入井时，内部储存气体，防止井下液体倒灌到毛细管2和传压筒4内。
上述储气库监测井监测装置的使用方法，包括以下步骤：
(1)首先，在套管储气层部位和盖层部位射孔。
(2) 下一步，调整三通阀14接通氮气瓶11与毛细管2的连接，断开毛细管2与压力检测器13的连接。
(3)下一步，开启气瓶11，通过氮气吹扫保持毛细管2和传压筒4内部一直存有氮气，然后向井内下入监测井监测管柱。
(4)下一步，监测管柱下入到设计位置时，坐封封隔器6，利用封隔器6将井下的盖层和储气层分隔。
(5)下一步，调整三通阀14断开氮气瓶11与毛细管2的连接，接通毛细管2与压力检测器13的连接。
(6)下一步，安装井口装置。
(7)下一步，通过电缆1向油管内部下入检测探头7，检测探头7通过电缆悬挂在筛管8内。
检测时，利用电子检测仪12配合检测探头7能够检测出储气层的压力和温度数据，利用传压筒4和毛细管2可以将盖层的压力传导至压力检测器13，利用压力检测器13对盖层的压力进行检测。
实施例2
参见图1和图2，一种储气库监测井监测装置，包括监测管柱、储气层检测机构和盖层检测机构。
其中，管柱包括油管串5、封隔器6和筛管8，油管串5是由多根油管依次收尾连接组成。
封隔器6连接在油管串5的中部，筛管8连接在油管串5的底部。
储气层检测机构包括电缆1、检测探头7和电子检测仪12。
电缆1可以采用承压性能强的钢管电缆1、铠装电缆1等，电子检测仪12为目前作业现场所使用的设备，其具有压力和温度检测功能。
电缆1的两端分别与检测探头7和电子检测仪12电连接，检测探头7通过电缆1悬挂在筛管8内，检测探头7包括温度传感器和压力传感器。
盖层检测机构包括毛细管2、压力检测器13、气瓶11、三通阀14和传压筒4；
其中，传压筒4位于封隔器6的上方连接在油管串5上，传压筒4的下端与下方油管顶部螺纹连接，传压筒4的上端可通过接头401与油管底部连接。
毛细管2为合金刚材质，合金刚材质具有较高的结构强度。
压力检测器13可选用机械式的压力表，机械式结构具有成本低、可靠性高的特点，压力检测器13还可以选用压力变送器。
三通阀14包括第一接口、第二接口和第三接口。
第一接口与压力检测器13通过导管连接，第二接口通过导管与气瓶11连接，第三接口与毛细管2的一端连接，毛细管2的另一端与传压筒4连接。
气瓶11内充装有氮气，通过氮气可对毛细管2和传压筒4进行吹扫，并使毛细管2和传压筒4在下入井时，内部储存气体，防止井下液体倒灌到毛细管2和传压筒4内。
本实施例是在实施例1的基础上进一步优化，具体是：
传压筒4作为氮气的井下的储存空间，传压筒4具体包含内管407、外管404、上密封堵头402、上密封盖403、下密封堵头406和下密封盖405。
外管404套在内管407的外侧，在外管404和内管407之间形成环空腔，其中外管404和内管407可呈偏心布置，形成环空腔的空间主要集中内管407的一侧。
上密封盖403和下密封盖405分别密封连接在环空腔的上下两侧，并在外管404和内管407之间形成封闭的储气腔，上密封盖403和下密封盖405上分别设有与储气腔连通的流道，毛细管2与流道连通。
上密封盖403和下密封盖405上分别螺纹连接有封堵第一流道的上密封堵头402和下密封堵头406，密封堵头上设有与流到连通的气孔。
毛细管2的端部与气孔外侧可通过焊接连接，也可用其它气密性的连接方式，密封堵头与密封盖通过气密性螺纹连接，通过增加密封堵头方便毛细管2与传压筒4连接。
实施例3
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，具体是：
传压筒4为间隔连接在油管串5上的多个，并且多个传压筒4之间通过导管连通。
导管也可选用毛细管2，通过多个传压筒4串联的设计，能够增加井下氮气储存的容量。
实施例4
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，具体是：
油管串5上位于传压筒4的上方连接有安全阀3。
安全阀3通过控制线10与地面工作站连接，当井下检测的压力出现异常时，能够通过安全阀3快速将油管串5进行封闭。
实施例5
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，具体是：
筛管8的底部连接有丝堵9，通过丝堵9能够避免电缆1下放过长时，防止检测探头7从筛管8中掉出，对检测探头7起到保护作用。
工作原理：
储气层检测：利用电子检测仪12配合检测探头7能够检测出储气层的压力和温度数据；
盖层检测：通过传压筒4和毛细管2内氮气，将盖层的压力传导至压力检测器13，利用压力检测器13对盖层的压力进行检测。
本发明并不限于上述的实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，变化后的内容仍属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种储气库监测井监测装置，其特征在于：包括监测管柱、储气层监测机构和盖层监测机构；
所述监测管柱包括油管串、封隔器和筛管；
所述封隔器连接在油管串的中部，所述筛管连接在油管串的底部；
所述储气层监测机构包括电缆、检测探头和电子检测仪；
所述电缆的两端分别与检测探头和电子检测仪电连接，所述检测探头位于筛管内；
所述盖层监测机构包括毛细管、压力检测器、气瓶、三通阀和传压筒，所述传压筒位于封隔器的上方连接在油管串上；
所述三通阀包括第一接口、第二接口和第三接口，所述第一接口与压力检测器通过导管连接，所述第二接口通过导管与气瓶连接，所述第三接口与毛细管的一端连接，所述毛细管的另一端与传压筒连接。
2.根据权利要求1所述的一种储气库监测井监测装置，其特征在于：所述传压筒包含内管、外管、上密封堵头、上密封盖、下密封堵头和下密封盖；
所述外管套在内管的外侧，外管和内管之间形成环空腔，所述上密封盖和下密封盖分别密封连接在环空腔的上下两侧，并在外管和内管之间形成储气腔，所述上密封盖和下密封盖上分别设有与储气腔连通的流道，所述毛细管与流道连通。
3.根据权利要求2所述的一种储气库监测井监测装置，其特征在于：所述上密封盖和下密封盖上分别设有封堵第一流道的密封堵头，所述密封堵头上设有与流道连通的气孔，所述毛细管的端部与气孔连接。
4.根据权利要求1所述的一种储气库监测井监测装置，其特征在于：所述传压筒为间隔连接在油管串上的多个，并且多个传压筒之间通过导管连通。
5.根据权利要求1所述的一种储气库监测井监测装置，其特征在于：所述检测探头包括温度传感器和压力传感器。
6.根据权利要求1所述的一种储气库监测井监测装置，其特征在于：所述油管串上位于传压筒的上方连接有安全阀。
7.根据权利要求1所述的一种储气库监测井监测装置，其特征在于：所述筛管的底部连接有丝堵。
8.应用权利要求1-7中任一项所述的一种储气库监测井监测装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)首先，在套管储气层部位和盖层部位上射孔；
(2)下一步，调整三通阀接通氮气瓶与毛细管的连接，断开毛细管与压力检测器的连接；
（3）下一步，开启气瓶，通过氮气吹扫保持毛细管和传压筒内部一直存有氮气，然后向井内下入监测井监测管柱；
(4)下一步，监测管柱下入到设计位置时，坐封封隔器，利用封隔器将井下的盖层和储气层分隔；
(5)下一步，调整三通阀断开氮气瓶与毛细管的连接，接通毛细管与压力检测器的连接；
(6)下一步，安装井口装置；
(7)下一步，通过电缆向油管内部下入检测探头；
(8)最后，通过电子检测仪监测储气层数据，通过压力检测器监测盖层数据。
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