CN210396700U - 一种气井套管环空压力监控调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及采气工程技术领域，特别涉及一种气井套管环空压力监控调节装置。该装置包括压力调节件、补压件和泄压管，压力调节件包括调节管、第一调节件和第二调节件，补压件包括低压管、压力开关、补压管、增压泵、增压泵控制器和储液罐，低压管、补压管和泄压管错位连通调节管，压力开关与增压泵控制器电联接，第一调节件在压力过高时动作使得调节管与泄压管相通进行泄压，第一调节件和第二调节件在压力低于正常值时动作使得压力开关动作，并连锁使得增压泵启动对气井套管环空补充环空液。该装置设计简便，适合实际应用。

Description

一种气井套管环空压力监控调节装置

技术领域

本实用新型涉及采气工程技术领域，特别涉及一种气井套管环空压力监控调节装置。

背景技术

在天然气需求井喷增长，对天然气的开发和钻井技术要求也不断提高。但在含有二氧化碳等腐蚀气体的气井及储气库注采井中，大多安装井下封隔器，封隔套管环空，避免套管承受高压，并且需要在各层套管之间的环形空间加注环空保护液或水泥胚来固井保压，避免气井套管遭受腐蚀。但在封隔器、滑套等密封措施失效导致环空压力不稳定时，完井固井注水泥易产生气窜或后期作业导致水泥环易产生微环隙；也会导致固井时顶替效率低；还会发生固井后由于地层压力、温度和压力变化以及一些随时间推移引起的其它原因等导致水泥环封隔失效；另外，水泥浆体系选择或配方设计不合理等因素也会产生环空压力不稳定。因此，环空压力控制在高产高压天然气井开发过程中非常重要,环空压力超高或过低可能造成套管破裂,天然气窜入地表,造成严重井喷等事故。因此，急需设计一种对气井套管环空压力进行监控和调节的装置。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型实施例提供了一种气井套管环空压力监控调节装置，其技术方案如下：

一种气井套管环空压力监控调节装置，包括：

压力调节件，包括调节管、第一调节件、第二调节件、第一弹簧和第二弹簧，该调节管连通于气井套管的环空，该第一调节件的一端通过该第一弹簧与所述调节管的封闭端内底面柔性联接、其另一端用于抵压在所述第二调节件的一端，所述第二调节件的另一端通过该第二弹簧柔性联接在所述调节管内壁上，所述第一调节件内部具有流通口，所述流通口贯通所述第一调节件的侧璧和所述第一调节件用于抵压所述第二调节件的一端面，所述第一调节件和所述第二调节件的侧壁分别抵接于所述调节管内侧壁上；

补压件，其包括低压管、压力开关、补压管、增压泵、增压泵控制器和储液罐，该低压管和该补压管分别错位连通于所述调节管侧壁的不同部位；所述低压管具有由所述调节管向外延伸的封闭端，所述低压管上连通该压力开关，所述补压管上依次连通所述增压泵和所述储液罐，所述压力开关与所述增压泵控制器电联接，所述增压泵控制器与所述增压泵电联接；所述低压管与所述调节管的连通口位于所述第二调节件的动作路径上；在所述第二调节件不受第一调节件作用时，其完全封堵在所述低压管与所述调节管连通口；在所述第二调节件受第一调节件作用，且致使其侧壁位于所述低压管与所述调节管的连通口一侧时，所述低压管通过所述第一调节件的流通口连通所述调节管；所述流通口的宽度和所述第二调节件的侧壁宽度均不小于所述低压管与所述调节管的连通口宽度；

泄压管，其连通于所述调节管的外侧壁；所述泄压管与所述调节管的连通口位于所述第一调节件的动作路径上；所述第一调节件动作过程中，使其侧壁位于所述泄压管与所述调节管的连通口的一侧，或部分封堵或完全封堵在所述泄压管与所述调节管的连通口上。

本实用新型实施例提供的技术方案至少包括以下有益效果：

通过设置调节管、补压件和泄压管来实现对气井套管环空压力的调节；当环空压力过大时，推动第一调节件动作，泄压管与气井套管环空连通，进行泄压；当环空压力过小时，补压管与气井套管环空连通，进行补液；该装置设计简便，适合实际应用。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”术语应做广义理解，能够是静联接或动联接，也可以是不可拆卸联接或可拆卸联接；“连接”是直接相连成一体，“联接”是可拆卸式联接，“固定”是静联接；“套接”可以是套在某部件的外部而不接触、套在某部件外部并与其螺纹联接、或套在某部件外可拆卸式联接；“螺纹联接”即是指通过螺纹咬合、旋转式联接；“连通”是指“固定”或“连接”在一起且内部空间连通；“贯通”是指贯穿且空间相通；除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，能够根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的气井套管环空压力监控调节装置结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的可选的气井套管环空压力监控调节装置结构示意图；

图中：

1压力调节件、10调节管、100调节瓣、101螺杆、102螺母、103端盖、11第一调节件、110流通口、12第二调节件、13第一弹簧、14第二弹簧、15第一压力传感器、16安全阀、

2低压管、20第二压力传感器、21压力开关、

3补压管、31第一单向阀、32增压泵、320增压泵控制器、33手动阀、34储液罐

4泄压管、40第二单向阀

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。

实施例一

请参阅图1，其为本实用新型一实施方式中的气井套管环空压力监控调节装置，包括：

压力调节件1，其包括调节管10、第一调节件11、第二调节件12、第一弹簧13和第二弹簧14，调节管10连通于气井套管的环空，第一调节件11的一端通过第一弹簧13与调节管10具有的封闭端内底面柔性联接，第一调节件11的另一端用于抵压在第二调节件12的一端上，第二调节件12的另一端通过第二弹簧14柔性联接在调节管10内壁上，第一调节件11内部具有流通口110，第一调节件11的侧壁抵接于调节管10内侧壁上，第二调节件12的侧壁抵接于调节管10内侧壁上。具体地，调节管10如图1中所示的在竖直方向具有封闭端、其右下侧连通于气井套管的环空，环空高压流体经过右下侧的管道向上流入调节管10，第一调节件11为一个圆盘形阀瓣，其内部具有流通口110，流通口110贯通第一调节件11的侧璧和第一调节件11用于抵压第二调节件1的一端面，具体如图1中，流通口110为直角弯管形状，这样方便低压管2与调节管10连通；第二调节件12为直径小于调节管10的一小节管道形状、其内部可为空心，其一端面通过第二弹簧14与调节管10内壁连接，第二弹簧14可以推动第二调节件12向上动作，使得第二调节件12的侧壁抵压在补压管2与调节管10连通的入口。

补压件，其包括低压管2、压力开关21、补压管3、增压泵31、增压泵控制器310和储液罐33，低压管2和补压管3分别错位连通于调节管10侧壁的不同部位；低压管2具有由调节管10向外延伸的封闭端，低压管2上连通压力开关21，补压管3上依次连通增压泵31和储液罐33，压力开关21与增压泵控制器310的启泵端子电联接，增压泵控制器310与增压泵31电联接，具体增压泵控制器的三根水泵电线接至水泵电机的接线板上；低压管2与调节管10的连通口位于第二调节件12的动作路径上；

在第二调节件12不受第一调节件11作用时，其完全封堵低压管2与调节管10连通口，具体为，第二弹簧14支撑第二调节件12使其侧壁封堵低压管2与调节管10连通口；在第二调节件12受第一调节件11作用，且致使其侧壁位于低压管2与调节管10的连通口一侧时，低压管2通过第一调节件11的流通口连通调节管10，具体为，第一调节件11受第一弹簧作13作用压迫第二调节件12向下动作，且致使第一调节件11的流通口110与低压管2相同，从而低压管2与调节管10相同，这样就使得调节管10内低压传递至低压管2内，促使压力开关动作21，进而带动增压泵31动作；流通口110的宽度和第二调节件12的侧壁宽度均不小于低压管2与调节管10的连通口宽度，这样以便调节管10向低压管2传递压力。

泄压管3，其固定在调节管10外侧壁上并连通于调节管10；泄压管3与调节管10的连通口位于第一调节件11的动作路径上；第一调节件11动作过程中，使其侧壁位于泄压管2与调节管10的连通口的一侧，或部分封堵或完全封堵在泄压管2与调节管10的连通口上；当第一弹簧13完全收缩时，第一调节件11的侧壁位于泄压管3与调节管10的连通口上侧时，泄压管3连通于气井套管的环空。

本实用新型实施例的工作原理为：

泄压时：当气井套管的环空压力上升导致调节管内的压力不断升高，推动第一调节件动作并压缩第一弹簧，当第一调节件向上滑过泄压管的连通口，调节管内流体从泄压管流出进行泄压；当调节管内压力下降正正常值时，第一弹簧推动第一调节件向下动作滑过泄压管，停止泄压。

补压时：当气井套管环空压力不断下降至调节管内压力不断降低，第一弹簧推动第一调节件继续向下动作并抵压在第二调节件上，致使第二调节件向下滑过低压管的连通口并压缩第二弹簧，第一调节件的流通口与低压管连通，压力开关检测到低压并动作，连锁启动增压泵向调节管内补充环空保护液，从而实现对气井套管进行增压。当气井套管环空压力恢复至正常时，压力开关关闭，连锁关闭增压泵，同时第一调节件被环空压力推动向上动作离开第二调节件，第二调节件在第二弹奏作用下动作封堵低压管对压力开关进行保护。

压力开关2选用航伽科技HPM560J智能压力开关。

增压泵31选自江苏立开净水设备有限公司的自动增压泵，型号WSB-CDL2。

增压泵控制器220选用FM2013智能水泵通用控制器，其手动、自动、通信(MODBUS)三种操作模式，将压力开关的出线与增压泵控制器的启泵端子电连接。设置增压泵控制器220为自动状态，当管道压力低于压力开关的低压压力调点时，压力开关自动接通，信号传递至增压泵控制器，增压泵控制器直接启动增压泵，在对气井套管增压后，压力达到压力开关的高压压力调点后，压力开关关闭，信号传至增压泵控制器，增压泵控制器关闭增压泵，完成整个补压工作。

实施例二

为实施例一的进一步实施方式，调节管10连通于气井套管环空的入口管道上设置有安全阀16和第一压力传感器15。当环空压力过大时，安全阀16对整个压力监控调节装置起到保护作用；第一压力传感器15实时监控环空压力，第一压力传感器15选用BST9900-GP/AP西森单晶硅压力变送器，自带AD信号转换器可输出4-20mA DC HART电流信号，通过MiniUSB端口与PC连接进行组态，使用配套软件UltraSetup进行组态数据编辑，组态数据参数保持在EEPROM中。

实施例三

为实施例二的进一步实施方式，补压件还包括第二压力传感器20、第一单向阀31和手动阀32，第二压力传感器20连通于低压管2上压力开关21与调节管10之间的管道；第一单向阀21连通于补压管3上增压泵31与调节管10之间的管道；该手动阀32连通于增压泵31与储液罐33之间的管道。泄压管4上设置有第二单向阀40。

第一单向阀21的流向由补压管2流向调节管10，第一单向阀21为了防止调节管10内压力影响补压管；第二单向阀40的流向由所述调节管流向所述泄压管，第二单向阀40为了防止外部环境影响调节管内压。

第二传感器20监控补压管内压力，亦选用BST9900-GP/AP西森单晶硅压力变送器，第二传感器用于更准确地显示低压管2内压力。

第一单向阀20和第二单向阀30，选用江苏鑫盛源公司的H91X-320P高压单向阀。

实施例四

为实施例一的进一步实施方式，参阅图2，调节管10的封闭端设置有螺纹调节件，所述螺纹调节件包括调节瓣100、螺杆101、螺母102和端盖103，调节瓣100一面与第一弹簧13柔性联接、另一面与螺杆101一端固定，螺杆101的另一端穿过螺母102并与螺母102螺纹联接，螺母102的外侧壁固定在端盖103的内壁上，端盖103螺纹联接在调节管10封闭端中心的外部突起管壁上，调节瓣100侧壁抵压在所述调节管内壁上。整个螺纹调节件用于调节第一弹簧13上端的位置，进而调节第一弹簧13对第一调节件11的作用，实现对第一调节件11控制调节管10内压的微调。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种气井套管环空压力监控调节装置，其特征在于，包括：

压力调节件，包括调节管、第一调节件、第二调节件、第一弹簧和第二弹簧，该调节管连通于气井套管的环空，该第一调节件的一端通过该第一弹簧与所述调节管的封闭端内底面柔性联接、其另一端用于抵压在所述第二调节件的一端，所述第二调节件的另一端通过该第二弹簧柔性联接在所述调节管内壁上，所述第一调节件内部具有流通口，所述流通口贯通所述第一调节件的侧璧和所述第一调节件用于抵压所述第二调节件的一端面，所述第一调节件和所述第二调节件的侧壁分别抵接于所述调节管内侧壁上；

补压件，包括低压管、压力开关、补压管、增压泵、增压泵控制器和储液罐，该低压管和该补压管分别错位连通于所述调节管侧壁的不同部位；所述低压管具有由所述调节管向外延伸的封闭端，所述低压管上连通该压力开关，所述补压管、所述增压泵和所述储液罐依次连通，所述压力开关与所述增压泵控制器电联接，所述增压泵控制器与所述增压泵电联接；所述低压管与所述调节管的连通口位于所述第二调节件的动作路径上；在所述第二调节件不受第一调节件作用时，其完全封堵所述低压管与所述调节管连通口；在所述第二调节件受第一调节件作用，且致使其侧壁位于所述低压管与所述调节管的连通口一侧时，所述低压管通过所述流通口连通所述调节管；所述流通口的宽度和所述第二调节件的侧壁宽度均不小于所述低压管与所述调节管的连通口宽度；

泄压管，其连通于所述调节管的外侧壁；所述泄压管与所述调节管的连通口位于所述第一调节件的动作路径上；所述第一调节件动作过程中，使其侧壁位于所述泄压管与所述调节管的连通口的一侧，或部分封堵或完全封堵在所述泄压管与所述调节管的连通口上。

2.根据权利要求1所述的气井套管环空压力监控调节装置，其特征在于，所述调节管连通于所述气井套管环空的入口管道上设置有安全阀和第一压力传感器。

3.根据权利要求1所述的气井套管环空压力监控调节装置，其特征在于，所述补压件还包括第二压力传感器、第一单向阀和手动阀；该第二压力传感器连通于所述低压管上所述压力开关与所述调节管之间的管道；该第一单向阀连通于所述补压管上所述增压泵与所述调节管之间的管道；该手动阀连通于所述增压泵与所述储液罐之间的管道。

4.根据权利要求3所述的气井套管环空压力监控调节装置，其特征在于，所述第一单向阀流向为由所述补压管流向所述调节管。

5.根据权利要求1所述的气井套管环空压力监控调节装置，其特征在于，所述泄压管上设置有第二单向阀，所述第二单向阀的流向由所述调节管流向所述泄压管。

6.根据权利要求1所述的气井套管环空压力监控调节装置，其特征在于，所述调节管的封闭端设置有螺纹调节件，所述螺纹调节件包括调节瓣、螺杆、螺母和端盖，所述调节瓣一面与所述第一弹簧的一端柔性联接、另一面与所述螺杆一端固定，所述螺杆的另一端穿过所述螺母并与所述螺母螺纹联接，所述螺母的外侧壁固定在所述端盖的内壁上，所述端盖螺纹联接在所述调节管封闭端中心的外部突起管壁上，所述调节瓣侧壁抵压在所述调节管内壁上。

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