CN116357271A - 一种油井高压冷输、套压与回压智控装备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油井高压冷输、套压与回压智控装备，涉及油田油井油气混输装备技术领域，包括总控柜、气液分离器和混输泵，气液分离器包括罐体、气体管线、液体管线和总出口，罐体的一侧设有与生产管线相连的油井液进口，顶部设有气体出口，底部设有液体出口，并且罐体内插设有液位计；气体出口和液体出口分别通过气体管线和液体管线与总出口相连，气体管线和液体管线上均设有流量计和电动阀，总出口与混输泵的进口相连；混输泵的出口与生产管线相连，气液分离器油井液进口与混输泵出口之间的生产管线上设有单向阀；本装备能够按照最佳放套压力范围运行，又能实施高压冷输功能，能够大幅降低油井液的输送温度，减少加热燃料的消耗。

Description

一种油井高压冷输、套压与回压智控装备

技术领域

本发明涉及油田油井油气混输装备技术领域，具体涉及一种油井高压冷输、套压与回压智控装备。

背景技术

油井的回压和套压，与油井的油气产量息息相关。油井的回压越高对应的油井泵效就越差，油气产量自然就低。造成回压高的直接原因就是油井液粘度高，为了降粘通常采用加热降粘，加药与加热水降粘等方式来降回压，以确保油井的正常生产。显然传统降回压的方法，必然要增加巨大的降粘生产成本。长期的生产实验过程还证明，每口油井在不同时期总能对应着一个最佳油井生产套压，套压高油井泵效就高，油井液产量高并且还节电，当套压过高时会使动液面低于油井泵造成气阻。当套压过低时，又会使泵效下降，抽油机负荷增大，电能消耗相应增加，如果每口井都能按照最佳套压进行生产，将会产生巨大的经济效益，然而要靠人工和现有生产条件，是难以实现规模化生产的。

采用高压放套时油井的泵效就高，自然产油量就多，但产出的套气少，低压放套又会使油井泵效降低，产油量会减少，然而产出的天然气较多，显然油井如果能随时确保合理的生产套压，就能取得最佳的油井生产效果，从而获得较大的经济效益；目前降低回压的主要手段，还在采用传统的天然气水套炉加热降粘的办法，电加热和其他燃料加热以及加药降粘的方法也在采用。很明显如果能够开发出，按照油井最佳套压进行自控放套，又能在不需要加热降粘和加药降粘的条件下，将回压降低到指定范围的智能控制生产辅助设备，一定是机采行业急需的装备。

发明内容

本发明为了实现油井在最佳套压进行自控放套，又能在不需要加热降粘和加药降粘的条件下，将回压降低到指定范围，提供了一种油井高压冷输、套压与回压智控装备。

本发明的技术方案是：一种油井高压冷输、套压与回压智控装备，包括总控柜、气液分离器和混输泵，

所述气液分离器包括罐体、气体管线、液体管线和总出口，所述罐体的一侧设有与生产管线相连的油井液进口，顶部设有气体出口，底部设有液体出口，且罐体内插设有液位计；所述气体出口和液体出口分别通过气体管线和液体管线与总出口相连，所述气体管线和液体管线上均设有流量计和电动阀，所述总出口与混输泵的进口相连；

所述混输泵包括泵、液压缸、进口和出口，所述泵内设有和泵相匹配的泵活塞，所述泵活塞将泵内分隔成两个泵腔，分别为右泵腔和左泵腔；所述液压缸与泵同轴设置，其活塞杆伸入泵内与泵活塞相连，且液压缸的液压动力站与总控柜电连接；

所述右泵腔连接有第一管线，所述第一管线通过第二单向阀、出口管线连接出口，所述左泵腔连接有第二管线，所述第二管线通过第四单向阀、出口管线连接出口，所述进口通过进口管线、第一单向阀连接第一管线，通过进口管线、第三单向阀连接第二管线；

所述混输泵的出口与生产管线相连，所述气液分离器油井液进口与混输泵出口之间的生产管线上设有单向阀。

优选的，所述进口管线和出口管线上均安装有用于平衡压力的储能器。

优选的，所述进口和出口上均设有与总控柜电连接的压力变送器。

优选的，套气管线的出口端与生产管线相连，且套气管线上依次设有压力变送器、电动阀、单向阀和放套阀。

优选的，所述气液分离器油井液进口和混输泵出口与生产管线的连接管线上均设有手动阀。

本发明与现有技术相比较，具有以下优点：

本装置是通过混输泵实现油井液的低温输送，大幅降低了油井液的输送温度，减少了加热燃料的消耗；混输泵为双腔活塞泵，其扬程高，通过其实现了高压冷输；由于混输泵为活塞泵，所以其能够单输气体和液体，也能同时输送固、液、气三相混合介质，同时还可以确保输送的介质无渗漏；本装置通过监控管道的压力来改变混输泵的排量，来确保油井的回压保持在较低的设定压力范围内，以确保油井的正常生产；本装备通过电脑计算，能够自动找出油井最佳放套压力范围，并按照该指标运行，以确保油井生产实现经济利益最大化。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明的工艺流程图；

图3为混输泵的立体结构示意图；

图4为混输泵的工艺流程图；

图5为气液分离器的结构示意图。

图中：1、总控柜，2、生产管线，3、套气管线，4、罐体，5、气体管线，6、液体管线，7、总出口，8、油井液进口，9、气体出口，10、液体出口，11、液位计，12、流量计，13、电动阀，14、单向阀，15、泵，16、第二管线，17、第三单向阀，18、第四单向阀，19、储能器，20、进口管线，21、出口管线，22、出口，23、第二单向阀，24、进口，25、第一单向阀，26、第一管线，27、液压缸，28、液压动力站，29、泵活塞，30、压力变送器，31、放套阀，32、手动阀。

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。

实施例一

参照图1、2、5所示，一种油井高压冷输、套压与回压智控装备，包括总控柜1、气液分离器和混输泵，

气液分离器包括罐体4、气体管线5、液体管线6和总出口7，罐体4的一侧设有与生产管线2相连的油井液进口8，顶部设有气体出口9，底部设有液体出口10，并且罐体4内插设有液位计11；气体出口9和液体出口10分别通过气体管线5和液体管线6与总出口7相连，气体管线5和液体管线6上均设有流量计12和电动阀13，总出口7与混输泵的进口24相连；此外，设置气液分离器的液面高位为A点，液面低位为B点。

混输泵的出口22与生产管线2相连，气液分离器油井液进口8与混输泵出口22之间的生产管线2上设有单向阀14。

工艺流程：如图2所示，第一路，油井液在抽油泵15驱动下，由油管通过生产阀进入生产管线2，再通过油井液进口8进入气液分离器的罐体4内。另一路，套气在自身压力的驱动下由套阀进入到套气管线3，再进入到生产管线2并与管内的油井液混合并通过油井液进口8进入到气液分离器的罐体4内。进入到气液分离器内的气体和液体，在重力作用下液体落于底部，气体存于液面上部，当气体管线5上的电动阀13开启时，液体管线6上的电动阀13则是关闭状态，此时，气体只能从上部气体出口9经流量计12计量后再经总出口7输入到混输泵内，当液位计11监测到液面到达高位A点时，总控柜1控制液体管线6上的电动阀13打开并关闭气体管线5上的电动阀13，此时液体则从底部液体出口10经流量计12计量后再经总出口7输入到混输泵内，当气液分离器的液面下降至低位B点时，气体管线5上的电动阀13打开液体管线6上的电动阀13关闭，随着气液分离器内液面由低位B点到高位A点，再由高位A点到低位B点，气体管线5上的电动阀13与液体管线6上的电动阀13也随之打开与关闭；当气体或液体进入到混输泵后，在活塞泵15的作用下气液被活塞推动升压后进入到生产管线2中输出。

参照图3-4所示，混输泵包括泵15、液压缸27、进口24和出口22，泵15内设有和泵15相匹配的泵活塞29，泵活塞29将泵15内分隔成两个泵15腔，分别为右泵腔和左泵腔；液压缸27与泵15同轴设置，其活塞杆伸入泵15内与泵活塞29相连，并且液压缸27的液压动力站28与总控柜1电连接；

右泵腔连接有第一管线26，第一管线26通过第二单向阀23、出口管线21连接出口22，左泵腔连接有第二管线16，第二管线16通过第四单向阀18、出口管线21连接出口22，进口24通过进口管线20、第一单向阀25连接第一管线26，通过进口管线20、第三单向阀17连接第二管线16。

更为详细的，进口24和出口22上均设有与总控柜1电连接的压力变送器30。

混输泵为回压控制装置，油井回压趋近零时，对油井的生产最为有利，最大限度地降回压就是回压控制装置工作的主要内容。

泵活塞29在液压缸27活塞杆的带动下沿泵15筒做往复直线运动。当泵活塞29向左移动时：右泵腔空间容积随之增大，油井液（天然气、水、原油和固体颗粒组成）由进口24进入，经过进口管线20，在压力差驱动下通过第一单向阀25，再经过第一管线26进入到右泵腔内；左泵腔空间容积也同时随之减小，油井液由左泵腔经过第二管线16，在压力驱动下通过第四单向阀18，被压送到出口22输出。当泵活塞29向右移动时：右泵腔空间容积随之减小，油井液从右泵腔通过第一管线26，在压力驱动下打开第二单向阀23，经过出口22输出；左泵腔空间容积也同时随之增大，油井液由进口24进入，经过进口管线20，在压力差驱动下通过第三单向阀17，经过第二管线16进入到左泵腔内。

液压缸27活塞杆带动了泵活塞29做往复直线运动，使得油井液不断地从进口24进入，再从出口22排出。混输泵的排量是通过改变液压动力站28电机的频率来实现的，总控柜1的电脑通过进口24、出口22的压力变送器30数据，确定电机的运行频率，当进口24处压力变送器30压力高于设定值时，电机则高频运行，混输泵排量增加，当进口24处压力变送器30压力低于设定值时，电机在低频运行，混输泵排量减少。本装置通过监控管道的压力来改变混输泵的排量，来确保油井的回压保持在较低的设定压力范围内，以确保油井的正常生产。

油井液的集输是高能耗的管道运输，例如胜利油田河口采油厂的一个井组，冬季生产时如果没有给油井液加热，油井的回压将经常高达2.0～3.5MPa。因该井组的油井液温度在冬季不到10℃，为了确保井组冬季能够正常生产，往年必须将油井液温度提升到40℃以上，才能使油井回压达到低于1.5MPa的生产控制标准,原用天然气加热炉加温，每日需要燃烧消耗60方以上的天然气。本装置是通过混输泵实现油井液的低温输送，大幅降低了油井液的输送温度，减少了加热燃料的消耗；混输泵为双腔活塞泵，其扬程高，通过其实现了高压冷输；由于混输泵为活塞泵，所以其能够单输气体和液体，也能同时输送固、液、气三相混合介质。

此外，与泵15相连的第二管线16和第一管线26，是通过法兰静态密封或直接焊接相连的，因此连接处是不容易渗漏的。泵活塞29与液压缸27活塞共用一根活塞杆，在泵15与液压缸27连接处设有活塞杆密封装置，该处密封为动密封，泵15的工作是由液压缸27来驱动的，由于液压缸27的缸径小于泵15的缸径，因此，液压缸27中的液压油的压力总是高于泵15腔中介质的压力，如果出现渗漏，只能是液压油漏入到泵15腔中，即使液压站的液压油全部渗漏，也只是本装备的内漏，不会对周围环境造成污染。另外，液压油混入油井液时，对油井液不会产生影响，由于油井液进入不到液压系统中，因此对液压系统也不会造成伤害。

实施例二

作为本发明的一项优选实施例，本实施例在实施例一的基础上在混输泵上增设了储能器19，具体为：

在本实施例中，进口管线20和出口管线21上均安装有用于平衡压力的储能器19。储能器19能对油井液进行暂存，以平衡进油和出油的压力。

实施例三

作为本发明的一项优选实施例，本实施例在实施例二的基础上在套气管线3上增设了自控放套装置，具体为：

参照图1-2所示，在本实施例中，套气管线3的出口端与生产管线2相连，并且套气管线3上依次设有压力变送器30、电动阀13、单向阀14和放套阀31。

最佳生产套压是通过总控柜1电脑分析运算得出的，工作过程如下：当套压达到最高时（假定最高套压为3Mpa），开始放套气，当套压降至2.8Mpa时停止放套，计算机记录在这一生产时段的原油与天然气产量，同时记录此时段的耗电量，油气产值减去电价，就得到了第一个毛利润值；随后再以2.8Mpa开始放套到2.6Mpa停止放套，计算得到第二个毛利润值，以此类推得到若干个毛利润值；其中最大毛利润值对应的套压参数范围，我们称之为最佳生产套压。显然这个最佳生产套压是通过本设备在生产过程中测得的，如果油井按照最佳生产套压进行放套生产，必然会取得较高的生产效益。

生产时，当套气管线3的压力变送器30传给总控柜1的压力值达到最佳生产套压的上端值时，总控柜1控制套气管线3上的电动阀13开启，套气通过此电动阀13经过单向阀14再经套气管线3通过放套阀31进入到生产管线2内，随着套气的不断排放，套压也随之降低，当达到最佳生产套压的下端值时，总控柜1控制套气管线3的电动阀13关闭，放套过程完成。

本装备通过电脑计算，能够自动找出油井最佳放套压力范围，并按照该指标运行，以确保油井生产实现经济利益最大化。

实施例四

作为本发明的一项优选实施例，本实施例在实施例三的基础上对装置的结构进行了优化，具体为：

参照图1-2所示，气液分离器油井液进口8和混输泵出口22与生产管线2的连接管线上均设有手动阀32。当本装备发生故障不能正常运行或者人为停机时，关闭上述两个手动阀32，使油井管道中过来的油气混合液在压力差的作用下，不经过本装备直接通过单向阀14进入到生产管线2中，可恢复油井的原有传统集输流程。

此外，本装置加装了远程控制功能，工作人员可以通过手机或电脑对装备进行远程控制，技术人员实现了对装备的日常运行进行人为干预，比如装备的启动与停机，压差的设定以及运行参数的修改等等，通常需要到现场去才能做到的工作，技术人员在任何地点和任何时间段，都可以对装备进行远程操控，极大地提高了专业技术人员的工作效率。

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 (5)

1.一种油井高压冷输、套压与回压智控装备，其特征在于：包括总控柜、气液分离器和混输泵，

所述气液分离器包括罐体、气体管线、液体管线和总出口，所述罐体的一侧设有与生产管线相连的油井液进口，顶部设有气体出口，底部设有液体出口，且罐体内插设有液位计；所述气体出口和液体出口分别通过气体管线和液体管线与总出口相连，所述气体管线和液体管线上均设有流量计和电动阀，所述总出口与混输泵的进口相连；

所述混输泵包括泵、液压缸、进口和出口，所述泵内设有和泵相匹配的泵活塞，所述泵活塞将泵内分隔成两个泵腔，分别为右泵腔和左泵腔；所述液压缸与泵同轴设置，其活塞杆伸入泵内与泵活塞相连，且液压缸的液压动力站与总控柜电连接；

所述右泵腔连接有第一管线，所述第一管线通过第二单向阀、出口管线连接出口，所述左泵腔连接有第二管线，所述第二管线通过第四单向阀、出口管线连接出口，所述进口通过进口管线、第一单向阀连接第一管线，通过进口管线、第三单向阀连接第二管线；

所述混输泵的出口与生产管线相连，所述气液分离器油井液进口与混输泵出口之间的生产管线上设有单向阀。

2.根据权利要求1所述的一种油井高压冷输、套压与回压智控装备，其特征在于：所述进口管线和出口管线上均安装有用于平衡压力的储能器。

3.根据权利要求1所述的一种油井高压冷输、套压与回压智控装备，其特征在于：所述进口和出口上均设有与总控柜电连接的压力变送器。

4.根据权利要求1所述的一种油井高压冷输、套压与回压智控装备，其特征在于：套气管线的出口端与生产管线相连，且套气管线上依次设有压力变送器、电动阀、单向阀和放套阀。

5.根据权利要求1所述的一种油井高压冷输、套压与回压智控装备，其特征在于：所述气液分离器油井液进口和混输泵出口与生产管线的连接管线上均设有手动阀。

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