CN207673321U - 井口气量自动调节控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种井口气量自动调节控制装置，包括上导流管、下导流管、主管体、井口连接头、信号采集控制装置，主管体上设有气流出口，主管体内由上至下设有可调阀门、传感器模块、流量测试模块，可调阀门的阀芯上下移动以调节气流出口的出气量，传感器模块包括温度压力传感器、流量传感器线圈，流量测试模块包括流量测量管、流量计浮子，流量测量管下端与下导流管连接，流量计浮子的位移量由流量传感器线圈检测，下导流管的下端口形成气流入口，下导流管外部设有下座封皮碗。井口气量自动调节控制装置实现流量的恒流控制，测试过程无需人工干预，减轻了工人的劳动强度，配合二流量试井方法使用，可降低试井期间对产量造成的损失。

Description

井口气量自动调节控制装置

技术领域

本实用新型涉及气田采气设备领域，具体涉及一种井口气量自动调节控制装置。

背景技术

由于油田特定的地质条件，用常规的试井方法测试时间很长，难于获得径向流直线段。测试工艺不能满足低渗透油藏的要求，存在关井时间长、测试时间长。在油田生产过程中，尽管采用了许多方法测取抽油井的地层压力等地层参数，比如测恢复、环空测试、起泵测压，测试时都需要关井停产而影响产量。由于抽油机井特定的机、杆、泵的影响，往往造成测压难，测地层压力更难，无法获得动态的地层参数。另外，对于某些原因不能关井的抽油井，便无法用关井测恢复的方法进行。抽油井二流量试井技术较好地解决了求取地层参数与原油生产之间的矛盾，开辟了抽油机井测压新途径，是油井在测试工艺上的一大突破。二流量试井工艺在油井上应用较多，气井试井中，还是采用关井试井，停产会造成产量损失。同时气井出水严重，停井后气液分离产生井储效应，直接影响到压力恢复测试效果和延长了测试周期。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种井口气量自动调节控制装置，以解决关井试井导致产量损失的问题。

为实现上述目的，本实用新型井口气量自动调节控制装置采用如下技术方案：包括上导流管、下导流管、主管体、井口连接头，上导流管上部设有用于与井口连接头配合的上座封皮碗、信号采集控制装置，信号采集装置包括采集壳体及设置在采集壳体内的信号采集控制板、电池，采集壳体与上导流管顶部固定，主管体上下端分别与上导流管、下导流管连接，主管体上设有气流出口，主管体内由上至下设有可调阀门、传感器模块、流量测试模块，可调阀门包括电机、减速机、阀芯调节传动杆、阀芯，阀芯调节传动杆与减速机传动连接，阀芯与阀芯调节传动杆连接，阀芯上下移动以调节气流出口的出气量，传感器模块包括温度压力传感器、流量传感器线圈、传感器固定座，流量测试模块包括流量测量管、流量传感器芯体、芯体推杆、流量计浮子、流量计浮子支撑座，流量计浮子支撑座、流量计浮子设置在流量测量管内，流量测量管下端与下导流管连接，流量计浮子在不使用时由流量计浮子支撑座支撑，流量计浮子的位移量由流量传感器线圈检测，下导流管的下端口形成气流入口，下导流管外部设有下座封皮碗。

进一步优选，所述流量传感器线圈围成供流量传感器芯体上下移动的活动腔体。

进一步优选，所述流量计浮子具有上大下小的锥台形部分，流量计浮子下部设有导向杆，导向杆穿插在流量计浮子下支撑座内。

进一步优选，所述井口连接头与上导流管之间设有防止两者相互转动的防转螺钉。

本实用新型的有益效果：本实用新型井口气量自动调节控制装置的原理是，在流量测量管中，随着流量的变化，流量计浮子向上移动，在某一位置浮子所受的浮力与浮子重力达到平衡，此时浮子与测量管间的流通环隙面积保持一定，环隙面积与浮子的上升高度成正比，即浮子在测量管中上升的位置代表流量的大小，变化浮子的位置由传感器测量，介质的温度、压力值通过温度压力传感器测量，经过信号采集控制装置采集并分析，通过流量瞬时值与设定的流量相比较，然后控制电机的正反转，通过电机的正反转实现对可调阀门的调节，进而实现对气流出口大小进行调节，调节气体流量，从而实现气体流量的恒流控制。该井口气量自动调节控制装置配合二流量试井测试方法，也即在二流量试井工艺中需要用到本新型的井口气量自动调节控制装置，不停井测试方法可将试井期间因测试对产量造成的损失降到最低，从而可以保障气田稳定供气；消除了井储效应对测试资料的影响。井口气量自动调节控制装置测试过程无需人工干预，有效的减轻了劳动强度，降低了开发成本，提高了经济效益。

附图说明

图1是本实用新型井口气量自动调节控制装置的结构示意图。

图中各标记对应的名称：1、电池，2、信号采集控制板，3、采集外壳，4、轴承压环，5、平面轴承，6、皮碗压缩调节环，7、井口连接头，8、防转螺钉，9、泄压顶针，10、上导流管，11、减速电机，12、电机固定座，13、转动连接器，14、阀芯调节传动杆，15、阀芯，16、传感器压环，17、阀门固定座，18、温度压力传感器，19、流量传感器线圈，20、传感器固定座，21、流量传感器芯体，22、芯体推杆，23、流量计浮子，24、流量测量管，25、流量计浮子支撑座，26、皮碗上压环，27、下导流管，28、座封皮碗固定座，29、下座封皮碗，30、皮碗下压环，A1、气流出口，A2、气流入口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本实用新型井口气量自动调节控制装置的实施例，如图1所示：包括上导流管10、下导流管27、主管体、井口连接头7，上导流管10上部设有用于与井口连接头配合的上座封皮碗、信号采集控制装置。信号采集装置包括采集壳体3及设置在采集壳体内的信号采集控制板2、电池1，采集壳体与上导流管10顶部固定。上导流管上还套设有平面轴承5、轴承压环4、皮碗压缩调节环6。皮碗压缩调节环6可以调节上座封皮碗的外径。平面轴承5位于皮碗压缩调节环内。井口连接头7与上导流管10之间设有防止两者相互转动的防转螺钉8。井口连接头7侧面开设有条形状孔，防转螺钉8穿过条形状孔后装在上导流管上。保证压缩座封皮碗时，上导流管能够轴向运动。井口连接头7上还设有泄压顶针9。

主管体上下端分别与上导流管10、下导流27管连接，主管体上设有气流出口A1，主管体内由上至下设有可调阀门、传感器模块、流量测试模块，可调阀门包括电机、减速机、阀芯调节传动杆14、阀芯15、阀门固定座17，阀芯调节传动杆14与减速机通过转动连接器13传动连接。电机、减速机规格比较小，采用集成式的，称为减速电机11，通过电机固定座12固定。阀芯15与阀芯调节传动杆连接，阀芯采用陶瓷阀芯。通过电机的正反转可以控制阀芯上下移动，以调节气流出口的出气量。流量测量管24上设有径向设置的出气孔，与阀芯配合，出气孔与气流出口A1位置对应。该套机构类似于电动推杆。传感器模块包括温度压力传感器18、流量传感器线圈19、传感器固定座20，温度压力传感器通过传感器压环16固定。阀门固定座同时也是传感器的承压外壳。流量测试模块包括流量测量管24、流量传感器芯体21、芯体推杆22、流量计浮子23、流量计浮子支撑座25，流量计浮子支撑座、流量计浮子设置在流量测量管内，流量测量管下端与下导流管连接，流量计浮子23在不使用时由流量计浮子支撑座25支撑，流量计浮子的位移量由流量传感器线圈检测，下导流管的下端口形成气流入口A2。流量传感器线圈围成供流量传感器芯体上下移动的活动腔体。流量计浮子23具有上大下小的锥台形部分，流量计浮子23下部设有导向杆，导向杆穿插在流量计浮子下支撑座内。下导流管外部还设有下座封皮碗29、皮碗下压环30、皮碗上压环26、座封皮碗固定座28，下座封皮碗套在皮碗固定座28上，利用皮碗上下压环压好。

井口气量自动调节控制装置的原理：在流量测量管中，随着流量的变化，流量计浮子向上移动，在某一位置浮子所受的浮力与浮子重力达到平衡，此时浮子与测量管间的流通环隙面积保持一定。环隙面积与浮子的上升高度成正比，即浮子在测量管中上升的位置代表流量的大小，变化浮子的位置由位移传感器测量，也即流量传感器线圈测量，介质的温度、压力值通过压力温度传感器测量，流量温度压力通过表头中的MCU采集处理，并将被测介质的温度、压力、瞬时体积流量和累积流量实时存储在数据存储器内，通过流量瞬时值与设定的流量相比较，然后控制电机的正反转，通过电机的正反转实现对气流出口也即出气孔的大小进行调节，从而实现流量的恒流控制。

井口气量自动调节控制装置是配合二流量试井工艺使用的。试井设计是进行有效试井的必要步骤，提供实际可行的测试工艺，作为现场施工的依据。一次成功的气井二流量试井应具备以下条件：合适的测试时间，有效的测试资料，可靠的分析方法和合理的论证过程。在气井二流量试井过程中，其中第一产量就是稳定生产的产气量，在改变产量以前，把压力计下入井底，改变一次产量，给井底造成一个不稳定压力扰动。当井底(井口)产量改变后，井底压力连续变化，在试井过程中，准确地测量压力与产量是极为重要的。在条件允许情况下，现场测试应该选择使用一支高精度、标定合格的存贮式电子压力计，精度在0.1％以上，量程40MPa，耐温150℃。通过存储式电子压力计监测记录整个测试过程中的井下压力数据。

具体地，(1)试井前，确定第一产量，稳定生产一段时间，做好变产准备，该段时间为压力稳定测试周期t1，120h＜t1＜168h；(2)在改变产量前，把压力计下入井底，压力计采用存贮式电子压力计；电子压力计工作制度(采样间隔)进行编程，并投放到井下预定深度，监测并存储记录整个测试过程中井底压力。(3)改变一次产量，给井底造成一个不稳定压力扰动；压力不稳定测试周期记为t2，720h＜t2＜1200h，t2/t1≥5；t1周期内，0.9f＜f1＜f，t2周期内，0.3f1＜f2＜0.6f1,其中，f为测试井最大产气量值，f1为t1周期井口流量值，f2为t2周期井口流量值。在二流量试井过程中，采用井口气量自动调节控制装置对生产过程中的压力、流量、温度参数进行自动测量，实现流量的恒流控制；对井口气量自动调节控制装置工作制度(产气量上限f、压力稳定期t1和不稳定期测试周期t2、两个测试周期内产量比例关系)进行编程，并安装在采气树内，并调节压缩环使得装置的座封皮碗膨胀座封。开井生产，井口气量自动调节控制装置为插入式结构，由于座封皮碗膨胀座封，实现了气流集流全部通过该装置中心的流量测试通道以及气量可调阀门，再进入生产管线。井口气量自动调节控制装置具有气体流量、压力、温度监测以及阀门开孔大小控制功能。自动根据井口流压以及流量状态自动调整压力稳定期和不稳定期测试内的井口流量从而完成整个测试过程的测控。

井口气量自动调节控制装置具有压力、温度、流量监测功能，并可根据监测到的流量值f_c与设定的流量值f_s进行比较，根据两者的差值Δf(Δf＝f_s-f_c)大小由采集控制板再对该装置内部的电控阀门进行调节，阀门控制的原则是Δf的绝对值大于允许误差的条件下：当Δf>0，则采集控制板控制电控阀门将出气孔开大；当Δf<0，则采集控制板控制电控阀门将出气孔开小；从实现井口产气量的恒流控制。

本实用新型的井口气量自动调节控制装置为气井二流量试井方法提供了条件，气井二流量试井方法是一种不停井井下压力恢复测试方法。不停井测试方法，可将试井期间因测试对产量造成的损失降到最低，从而可以保障气田稳定供气；消除了井储效应对测试资料的影响；气井生产中，在产水量大的气井中，通过该测试方法可将此类井井筒内相分离的效应降到最小，从而避免“驼峰”形压力曲线形成，使录取的资料更真实；不停井可以避免引起气层压力短期内剧烈波动而造成气层再度污染，从而导致产能下降的现象。井口气量自动调节控制装置为插入式安装，安装方便，而且测试过程无需人工干预，有效的减轻了劳动强度，降低了开发成本，提高了经济效益。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.井口气量自动调节控制装置，其特征在于：包括上导流管、下导流管、主管体、井口连接头，上导流管上部设有用于与井口连接头配合的上座封皮碗、信号采集控制装置，信号采集装置包括采集壳体及设置在采集壳体内的信号采集控制板、电池，采集壳体与上导流管顶部固定，主管体上下端分别与上导流管、下导流管连接，主管体上设有气流出口，主管体内由上至下设有可调阀门、传感器模块、流量测试模块，可调阀门包括电机、减速机、阀芯调节传动杆、阀芯，阀芯调节传动杆与减速机传动连接，阀芯与阀芯调节传动杆连接，阀芯上下移动以调节气流出口的出气量，传感器模块包括温度压力传感器、流量传感器线圈、传感器固定座，流量测试模块包括流量测量管、流量传感器芯体、芯体推杆、流量计浮子、流量计浮子支撑座，流量计浮子支撑座、流量计浮子设置在流量测量管内，流量测量管下端与下导流管连接，流量计浮子在不使用时由流量计浮子支撑座支撑，流量计浮子的位移量由流量传感器线圈检测，下导流管的下端口形成气流入口，下导流管外部设有下座封皮碗。

2.根据权利要求1所述的井口气量自动调节控制装置，其特征在于：所述流量传感器线圈围成供流量传感器芯体上下移动的活动腔体。

3.根据权利要求1所述的井口气量自动调节控制装置，其特征在于：所述流量计浮子具有上大下小的锥台形部分，流量计浮子下部设有导向杆，导向杆穿插在流量计浮子下支撑座内。

4.根据权利要求1至3任一项所述的井口气量自动调节控制装置，其特征在于：所述井口连接头与上导流管之间设有防止两者相互转动的防转螺钉。