CN208564538U - 高压气井井筒积液面自动监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压气井井筒积液面自动监测装置，包括安装在高压气井井筒口的防爆监测执行机构和与防爆监测执行机构连接用于向生产管线排放尾气的尾气排放机构；防爆监测执行机构包括防爆壳体以及设置在防爆壳体内的平衡气仓和电路控制盒，平衡气仓的进气端安装有高压电磁阀，平衡气仓的出气端安装有限压阀，井口连接筒穿过防爆壳体分两路，一路与高压电磁阀连通，另一路通过限压阀背压管与限压阀连通；井口连接筒内安装有声波采集器，尾气排放机构包括尾气连接管、尾气排出阀和尾气减压阀。本实用新型可以在高压力、含腐蚀性气体环境下对天然气井进行无人员干预的井筒积液面实时连续、自动监测，极大减少作业成本，提高作业效率和安全性。

Description

高压气井井筒积液面自动监测装置

技术领域

本实用新型属于高压气井井筒积液面监测技术领域，具体涉及一种高压气井井筒积液面自动监测装置。

背景技术

井筒积液面是气井在正常生产时，地层中的游离水、烃类凝析液与气体渗流进入井筒而形成的液柱面，井筒积液面一般用从井口到液面位置的深度来表示，积液面的数值直接反映井筒中积液的多少，在气井开采过程中，积液过多，增加井底压力，降低气井产量，严重可以导致气井水淹、停喷等事故，在气井开采作业中，必须对井筒积液进行实时监测和积液控制作业，使井筒积液保持一个合理的高度，因此，气井的积液面是反映地层供气能力的一个重要指标，是天然气井生产现场管理，工艺制定不可或缺的参数，在天然气生产中具有重要意义。

在气井开发中，对井筒积液面的测试一般都使用便携式手动井筒积液面测试装置，这种测试装置在测试时，需要人员进行干预才能进行测试和分析，测试效率低下，测试成本高，不能实时监测，对生产控制极为不利；目前，有少数地区引进国外远程监控测试装置进行积液面测试，但仅限于低压气井中测试，对于压力超过30MPa高压气井，测试无法进行。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高压气井井筒积液面自动监测装置，其设计新颖合理，可以在高压力、含腐蚀性气体环境下对天然气井进行无人员干预的井筒积液面连续、自动监测，极大减少作业成本，提高作业效率和安全性，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：包括安装在高压气井井筒口的防爆监测执行机构和与所述防爆监测执行机构连接用于向生产管线排放尾气的尾气排放机构；所述防爆监测执行机构包括防爆壳体以及设置在防爆壳体内的平衡气仓和电路控制盒，平衡气仓的进气端安装有高压电磁阀，平衡气仓的出气端安装有限压阀，井口连接筒穿过防爆壳体分两路，一路与高压电磁阀连通，另一路通过限压阀背压管与限压阀连通；井口连接筒内安装有声波采集器，限压阀包括阀体和设置在阀体内的气缸，气缸的一端开设有背压通道，气缸的另一端开设有进气通道，进气通道的横截面积小于气缸的横截面积，进气通道的横截面积大于背压通道的横截面积，限压阀活塞穿过气缸伸入至背压通道内，背压通道内设置有限压阀背压活塞，限压阀背压活塞通过弹簧与限压阀活塞连接，背压通道远离气缸的一端开设有背压通孔，背压通孔的横截面积小于背压通道的横截面积，气缸的侧壁上开设有出气通道，限压阀背压管与背压通孔连通，平衡气仓的出气端与进气通道连通；

所述尾气排放机构包括连通出气通道和生产管线的尾气连接管，尾气连接管上靠近出气通道的一端安装有尾气排出阀，尾气连接管上靠近生产管线的一端安装有尾气减压阀；

井口连接筒上安装有第一压力传感器，平衡气仓上安装有第二压力传感器，电路控制盒内设置有微控制器和与所述微控制器连接的通信模块，第一压力传感器、第二压力传感器、声波采集器和高压电磁阀均与所述微控制器连接。

上述的高压气井井筒积液面自动监测装置，其特征在于：所述尾气排出阀为单向阀。

上述的高压气井井筒积液面自动监测装置，其特征在于：所述声波采集器为微音器。

上述的高压气井井筒积液面自动监测装置，其特征在于：所述防爆壳体上开设有电源接口和通信接口，太阳能发电模块的输出端通过电源接口为电路控制盒供电，外部计算机通过通信接口与所述通信模块连接。

上述的高压气井井筒积液面自动监测装置，其特征在于：所述井口连接筒通过第一法兰盘与所述高压气井井筒口的第二法兰盘固定连接，所述第一法兰盘与所述第二法兰盘之间通过密封圈密封。

上述的高压气井井筒积液面自动监测装置，其特征在于：所述限压阀背压活塞朝向弹簧的端面上或限压阀活塞朝向弹簧的端面上安装有第三压力传感器。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型通过设置高压电磁阀连接平衡气仓和井口连接筒，利用限压阀将平衡气仓内气压调节的小于井口连接筒内气压，通过高压电磁阀的开闭使不同高压的气体，利用气压差形成瞬间气流爆破，产生声波，平衡气仓和井口连接筒内的高压气源均来自高压气井，可实现无人员干预的井筒积液面连续、自动监测，便于推广使用。

2、本实用新型采用的限压阀利用弹簧连接限压阀背压活塞和限压阀活塞，其中，限压阀活塞与平衡气仓连通，限压阀背压活塞与井口连接筒连通，实际制作中使限压阀活塞与平衡气仓接触的端面面积大于限压阀背压活塞与井口连接筒接触的端面面积，当弹簧受力平衡时，根据受力分析可知平衡气仓内气压小于井口连接筒内气压，为瞬间气流爆破提供可靠的气压差，可靠稳定，使用效果好；另外，在发生瞬间气流爆破时，平衡气仓内高压气体可通过限压阀的出气通道排出，安全可靠，便于井筒积液面连续监测。

3、本实用新型通过设置尾气排放机构将多次爆破产生的高压尾气经减压后传输至生产管线中继续使用，节能减排，不对环境产生污染。

综上所述，本实用新型设计新颖合理，可以在高压力、含腐蚀性气体环境下对天然气井进行无人员干预的井筒积液面连续、自动监测，极大减少作业成本，提高作业效率和安全性，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型限压阀的结构示意图。

附图标记说明:

1—尾气排出阀； 2—尾气连接管； 3—尾气减压阀；

4—生产管线； 15—第一压力传感器； 16—限压阀背压管；

17—限压阀； 17-1—背压通孔； 17-2—进气通道；

17-3—出气通道； 17-4—限压阀背压活塞；

17-5—弹簧； 17-6—限压阀活塞； 17-7—阀体；

17-8—气缸； 17-9—背压通道； 18—声波采集器；

19—第二压力传感器； 20—平衡气仓； 21—高压电磁阀；

22—井口连接筒； 23—密封圈； 28—电路控制盒；

29—电源接口； 30—通信接口； 31—防爆壳体。

具体实施方式

如图1和图2所示的高压气井井筒积液面自动监测装置，包括安装在高压气井井筒口的防爆监测执行机构和与所述防爆监测执行机构连接用于向生产管线4排放尾气的尾气排放机构；所述防爆监测执行机构包括防爆壳体31以及设置在防爆壳体31内的平衡气仓20和电路控制盒28，平衡气仓20的进气端安装有高压电磁阀21，平衡气仓20的出气端安装有限压阀17，井口连接筒22穿过防爆壳体31分两路，一路与高压电磁阀21连通，另一路通过限压阀背压管16与限压阀17连通；井口连接筒22内安装有声波采集器18，限压阀17包括阀体17-7和设置在阀体17-7内的气缸17-8，气缸17-8的一端开设有背压通道17-9，气缸17-8的另一端开设有进气通道17-2，进气通道17-2的横截面积小于气缸17-8的横截面积，进气通道17-2的横截面积大于背压通道17-9的横截面积，限压阀活塞17-6穿过气缸17-8伸入至背压通道17-9内，背压通道17-9内设置有限压阀背压活塞17-4，限压阀背压活塞17-4通过弹簧17-5与限压阀活塞17-6连接，背压通道17-9远离气缸17-8的一端开设有背压通孔17-1，背压通孔17-1的横截面积小于背压通道17-9的横截面积，气缸17-8的侧壁上开设有出气通道17-3，限压阀背压管16与背压通孔17-1连通，平衡气仓20的出气端与进气通道17-2连通；

所述尾气排放机构包括连通出气通道17-3和生产管线4的尾气连接管2，尾气连接管2上靠近出气通道17-3的一端安装有尾气排出阀1，尾气连接管2上靠近生产管线4的一端安装有尾气减压阀3；

井口连接筒22上安装有第一压力传感器15，平衡气仓20上安装有第二压力传感器19，电路控制盒28内设置有微控制器和与所述微控制器连接的通信模块，第一压力传感器15、第二压力传感器19、声波采集器18和高压电磁阀21均与所述微控制器连接。

需要说明的是，利用平衡气仓20存储高压气体，利用井口连接筒22连接高压气井井筒口并获取高压气体，为采用气流爆破的方式测量井筒积液面提供基础，设置高压电磁阀21的目的是连接平衡气仓20和井口连接筒22，设置限压阀17的目的是调节平衡气仓20内气体压强，利用限压阀17将平衡气仓20内气体压强调节的小于井口连接筒22内气体压强，通过高压电磁阀21的开闭使不同压强的气体，利用气压差形成瞬间气流爆破，产生声波，平衡气仓20和井口连接筒22内的高压气源均来自高压气井，可实现无人员干预的井筒积液面连续、自动监测；井口连接筒22穿过防爆壳体31分两路，一路与高压电磁阀21连通，便于向平衡气仓20内输送高压气体，另一路通过限压阀背压管16与限压阀17连通，使井口连接筒22内的高压气体挤压限压阀背压活塞17-4，弹簧17-5处于压缩状态，当井口连接筒22向平衡气仓20内输送高压气体时，限压阀活塞17-6挤压弹簧17-5，使弹簧17-5渐渐恢复形变，限压阀17中的限压阀活塞17-6穿过气缸17-8伸入至背压通道17-9内的目的是避免限压阀背压活塞17-4挤压弹簧17-5后进入气缸17-8内，导致井口连接筒22内的高压气体从出气通道17-3流出，进气通道17-2的横截面积小于气缸17-8的横截面积是为了限位限压阀活塞17-6，背压通道17-9远离气缸17-8的一端开设有背压通孔17-1，背压通孔17-1的横截面积小于背压通道17-9的横截面积是为了限位限压阀背压活塞17-4，进气通道17-2的横截面积大于背压通道17-9的横截面积是为了在弹簧受力平衡时，保证平衡气仓20内气压小于井口连接筒22内气压，为瞬间气流爆破提供可靠的气压差，可靠稳定，使用效果好；另外，在发生瞬间气流爆破时，平衡气仓20内高压气体可通过限压阀17的出气通道17-3排出，安全可靠，便于井筒积液面连续监测。

设置尾气排放机构的目的是为了将多次爆破产生的高压尾气经减压后传输至生产管线4中继续使用，节能减排，不对环境产生污染，本实施例中，所述尾气排出阀1为单向阀，使平衡气仓20中气体能快速释放到生产管线4中，回收利用，而生产管线4中的气体则被阻隔，不能通过尾气排出阀1反向进入平衡气仓20中使平衡气仓20中压力升高，避免监测装置无法进行测试。

本实施例中，所述声波采集器18为微音器。

本实施例中，所述防爆壳体31上开设有电源接口29和通信接口30，太阳能发电模块的输出端通过电源接口29为电路控制盒28供电，外部计算机通过通信接口30与所述通信模块连接。

实际使用时，由于高压气井往往在野外，布置市电或采用电池供电往往成本高，也不利于维护，而太阳能是一种清洁能源，适用于野外环境，利用太阳能发电模块为防爆监测执行机构供电，清洁无污染，也可长期使用，效果好。

本实施例中，所述井口连接筒22通过第一法兰盘与所述高压气井井筒口的第二法兰盘固定连接，所述第一法兰盘与所述第二法兰盘之间通过密封圈23密封。

本实施例中，所述限压阀背压活塞17-4朝向弹簧17-5的端面上或限压阀活塞17-6朝向弹簧17-5的端面上安装有第三压力传感器。

需要说明的是，在限压阀背压活塞17-4朝向弹簧17-5的端面上或限压阀活塞17-6朝向弹簧17-5的端面上安装第三压力传感器的目的是采集弹簧17-5受力，当弹簧17-5受力平衡时，可通过受力平衡公式获取平衡气仓20内压强，其中，井口连接筒22与高压气井连通，因此井口连接筒22内压强与高压气井内压强相等，可通过提前探测获取高压气井内压强，从而使井口连接筒22内压强为已知量。

本实用新型使用时，利用高压气井向平衡气仓20和井口连接筒22内提供高压气源，满足无人员干预的井筒积液面连续自动监测，利用弹簧17-5受力平衡保证平衡气仓20内气压小于井口连接筒22内气压，通过控制高压电磁阀21快速的开闭，实现多次爆破，获取多个井筒积液面监测数据，每次爆破后平衡气仓内多余的高压气体均通过限压阀17排放至尾气连接管2中，该高压气体经尾气减压阀3减压后回收至生产管线4中继续使用，节能减排，利用第一压力传感器15可检测井口连接筒22内压力，利用第二压力传感器19可检测平衡气仓20内压力，避免防爆监测执行机构带压拆卸，保证操作人员人身安全，实现高压力、含腐蚀性气体环境下对天然气井进行无人员干预的井筒积液面连续、自动监测，极大减少作业成本，提高作业效率和安全性。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.高压气井井筒积液面自动监测装置，其特征在于：包括安装在高压气井井筒口的防爆监测执行机构和与所述防爆监测执行机构连接用于向生产管线(4)排放尾气的尾气排放机构；所述防爆监测执行机构包括防爆壳体(31)以及设置在防爆壳体(31)内的平衡气仓(20)和电路控制盒(28)，平衡气仓(20)的进气端安装有高压电磁阀(21)，平衡气仓(20)的出气端安装有限压阀(17)，井口连接筒(22)穿过防爆壳体(31)分两路，一路与高压电磁阀(21)连通，另一路通过限压阀背压管(16)与限压阀(17)连通；井口连接筒(22)内安装有声波采集器(18)，限压阀(17)包括阀体(17-7)和设置在阀体(17-7)内的气缸(17-8)，气缸(17-8)的一端开设有背压通道(17-9)，气缸(17-8)的另一端开设有进气通道(17-2)，进气通道(17-2)的横截面积小于气缸(17-8)的横截面积，进气通道(17-2)的横截面积大于背压通道(17-9)的横截面积，限压阀活塞(17-6)穿过气缸(17-8)伸入至背压通道(17-9)内，背压通道(17-9)内设置有限压阀背压活塞(17-4)，限压阀背压活塞(17-4)通过弹簧(17-5)与限压阀活塞(17-6)连接，背压通道(17-9)远离气缸(17-8)的一端开设有背压通孔(17-1)，背压通孔(17-1)的横截面积小于背压通道(17-9)的横截面积，气缸(17-8)的侧壁上开设有出气通道(17-3)，限压阀背压管(16)与背压通孔(17-1)连通，平衡气仓(20)的出气端与进气通道(17-2)连通；

所述尾气排放机构包括连通出气通道(17-3)和生产管线(4)的尾气连接管(2)，尾气连接管(2)上靠近出气通道(17-3)的一端安装有尾气排出阀(1)，尾气连接管(2)上靠近生产管线(4)的一端安装有尾气减压阀(3)；

井口连接筒(22)上安装有第一压力传感器(15)，平衡气仓(20)上安装有第二压力传感器(19)，电路控制盒(28)内设置有微控制器和与所述微控制器连接的通信模块，第一压力传感器(15)、第二压力传感器(19)、声波采集器(18)和高压电磁阀(21)均与所述微控制器连接。

2.按照权利要求1所述的高压气井井筒积液面自动监测装置，其特征在于：所述尾气排出阀(1)为单向阀。

3.按照权利要求1所述的高压气井井筒积液面自动监测装置，其特征在于：所述声波采集器(18)为微音器。

4.按照权利要求1所述的高压气井井筒积液面自动监测装置，其特征在于：所述防爆壳体(31)上开设有电源接口(29)和通信接口(30)，太阳能发电模块的输出端通过电源接口(29)为电路控制盒(28)供电，外部计算机通过通信接口(30)与所述通信模块连接。

5.按照权利要求1所述的高压气井井筒积液面自动监测装置，其特征在于：所述井口连接筒(22)通过第一法兰盘与所述高压气井井筒口的第二法兰盘固定连接，所述第一法兰盘与所述第二法兰盘之间通过密封圈(23)密封。

6.按照权利要求1所述的高压气井井筒积液面自动监测装置，其特征在于：所述限压阀背压活塞(17-4)朝向弹簧(17-5)的端面上或限压阀活塞(17-6)朝向弹簧(17-5)的端面上安装有第三压力传感器。