CN210858612U - 一种压井液恒压变排量供给系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种压井液恒压变排量供给系统，属于油气田井下作业技术领域，本实用新型提供的一种压井液恒压变排量供给系统，包括：压井液储罐；泵注装置；压井液灌注短节，过流管柱；本实用新型提出一种结构简单具有自动开启自动停止的恒压变排量连续供给灌注修井液的装置，通过变频器控制泵的排量，可满足不同起钻速度下的灌注量，克服作业现场高度差、密度差和排量差等因素带来的客观难题，通用性好，自动化程度较高。

Description

一种压井液恒压变排量供给系统

技术领域

本实用新型属于油气田井下作业技术领域，应用在为油气井修井作业中自动化控制，具体涉及一种压井液恒压变排量供给系统。

背景技术

油气井常规起管柱施工过程中，井口通常处于常压敞开状态，在此过程中，会导致井筒内液面降低。为防止溢流、井喷等事故的发生，需经常性的向井筒内灌注修井液来维持井底压力平衡。

现阶段施工现场普遍采用专人值守开关阀门的方式来控制修井液的灌注，尤其是试气井，起一趟钻柱需要8-12小时左右，操作人员必须反复去开、关大罐闸门往井筒灌液，增加操作人员的劳动强度，有时候甚至会出现操作人员忘记开闸门灌井筒的现象。此方式不但费时费力，而且经常出现修井液灌注量不够或过多的情况，灌入量无法计量，灌入量与起出管柱的体积很难相符，致使井筒内液面忽高忽低，进一步增大井控风险，给安全生产以及环境保护都带来重大隐患。

发明人在实现本实用新型实施例的过程中，发现背景技术中至少存在以下缺陷：

现有的自动灌液装置，都是依据上提油管管径数据，在控制模块里生成灌液时间来实现自动灌液的目的，还需要人工来计数，电脑来计算，完成阶段灌液的目的，不能实现自动连续灌液。

实用新型内容

本实用新型提供一种压井液恒压变排量供给系统，目的在于解决上述问题，解决现有的自动灌液装置，都是依据上提油管管径数据，在控制模块里生成灌液时间来实现自动灌液的目的，还需要人工来计数，电脑来计算，完成阶段灌液的目的，不能实现自动连续灌液的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种压井液恒压变排量供给系统，包括：

压井液储罐；

泵注装置；

压井液灌注短节，压井液灌注短节包括：

压力传感器，压力传感器的测量端与待测液面底部的液体连通，压力传感器测量端的高度为测液面底部液体高度；

过流管柱；

阀门装置；

控制模块，所述控制模块用于获取压力传感器的压力值控制阀门装置的开启与闭合；

阀门装置设在所述过流管柱内的前进出口之间，所述控制模块和压力传感器设在所述过流管柱上，所述控制模块分别与阀门装置和压力传感器电连接；

压井液储罐通过泵注装置与压井液灌注短节一端连接，压井液灌注短节另一端与待注入端连通。

所述控制模块包括：

预设模块，所述预设模块用于预设压力传感器的上限值；

监测控制模块，所述监测控制模块用于监测压力传感器的值，当监测到所述值小于上限值时，控制阀门装置开启，当监测到所述值在上限值以上时控制阀门装置关闭。

所述控制模块还包括：

流速控制模块，所述流速控制模块用于预设一个小于上限值的中间值，当压力传感器的监测值小于中间值时，控制阀门装置开启到最大，当压力传感器的监测值在中间值以上时，根据监测值在中间值到上限值的区间位置，逐渐降低阀门装置的开启度。

所述压力传感器和待测液面的底部液体之间具有压传短接，压力传感器通过压传短接与待测液面的底部液体连通。

所述泵注装置包括底座，以及安装在底座上的离心泵、隔膜气压罐和液压传感器，所述控制模块内还具有水泵控制模块，离心泵一端连接压井液储罐，另一端连接隔膜气压罐的进液口，隔膜气压罐的出液口与压井液灌注短节的进液口连接；隔膜气压罐上具有液压传感器，液压传感器位于隔膜气压罐顶部，离心泵内的电机为变频电机，水泵控制模块分别与液压传感器和变频电机通讯连接，水泵控制模块通过监测液压传感器的压力并通过控制离心泵向隔膜气压罐内注水维持压井液储罐内的压力。

所述阀门装置为气动阀门，所述气动阀门外还具有气源、电源、和电磁二位五通换向阀，电磁二位五通换向阀、压力传感器和所述控制模块与电源电连接，电磁二位五通换向阀和压力传感器与所述控制模块通讯连接，电磁二位五通换向阀一端与气源连接，另一端与阀门装置连接。

所述控制模块外还具有数显控制仪，所述数显控制仪与所述控制模块电连接。

所述离心泵和压井液储罐之间的管线上设有溢流阀。

所述隔膜气压罐和压井液灌注短节之间的管线上设置有电磁流量计。

本实用新型的有益效果是，本实用新型提出一种结构简单具有自动开启自动停止的恒压变排量连续供给灌注修井液的装置，通过变频器控制泵的排量，可满足不同起钻速度下的灌注量，克服作业现场高度差、密度差和排量差等因素带来的客观难题，通用性好，自动化程度较高。

附图说明

图1为本实用新型一种压井液恒压变排量供给系统的整体结构示意图；

图2为本实用新型一种压井液恒压变排量供给系统中压井液灌注短节的立体结构示意图；

图3为本实用新型一种压井液恒压变排量供给系统中泵注装置的整体结构示意图；

图4为本实用新型一种压井液恒压变排量供给系统一实施例中的气电连接示意图。

图中标记为：1、压井液储罐；2、泵注装置；3、灌注管线；4、压井液灌注短节；5、数显控制仪；6、井口液体注入线；7、井口液柱压力数据源；8、井口法兰液位溢流口；9、底座；10、离心泵；11、变频电机；12、液压传感器；13、隔膜气压罐；14、溢流阀；15、入口；16、电磁流量计；17、出口；18、压传短接；19、压力传感器；20、阀门装置；21、进液短接；22、自锁型电源按钮开关；23、电源指示灯；24、控制模块；25、灌注指示灯；26、电磁二位五通换向阀；27、压力信号线；28、防爆盒体；29、电源开关；30、保险；31、数显控制仪；32、蝶阀控制气管；33、气源；34、电源。

具体实施方式

首先需要说明的是，在本实用新型各个实施例中，所涉及的术语为：

泵注装置2，用于提供一定压力液体的泵注装置，其可采用现有技术中普通的泵，也可以采用隔膜式气压罐进行稳定压力的供水，其为现有技术中的已知技术。

过流管柱，其作为本实用新型中压井液灌注短节4的主体，用于连接在给井口注排的管线之间，控制管线内注水的流量，该过流管柱可以直接连接在现有注水系统上，实现对现有注水系统的利用，节省成本。

下面，将通过几个具体的实施例对本实用新型实施例提供的一种压井液恒压变排量供给方案进行详细介绍说明。

实施例1

请参考图1，其示出了本实用新型一实施例提供的一种压井液恒压变排量供给系统的整体结构示意图，该压井液恒压变排量供给系统，包括：

压井液储罐1；

泵注装置2；

压井液灌注短节4，压井液灌注短节4包括：

压力传感器19，压力传感器19的测量端与待测液面底部的液体连通，压力传感器19测量端的高度为测液面底部液体高度；

过流管柱；

阀门装置20；

控制模块，所述控制模块用于获取压力传感器19的压力值控制阀门装置20的开启与闭合；

阀门装置20设在所述过流管柱内的前进出口之间，所述控制模块和压力传感器19设在所述过流管柱上，所述控制模块分别与阀门装置20和压力传感器19电连接；

压井液储罐1通过泵注装置2与压井液灌注短节4一端连接，压井液灌注短节4另一端与待注入端连通。

上述实施例中，压井液储罐1用于存储压井液，泵注装置2用于将压井液储罐1内的压井液转为具有一定压力的的压井液，压井液灌注短节4控制泵注装置2输出的具有一定压力的压井液在井口的注入及停止注入，压井液灌注短节4控制压井液注入井口的注入量；其中压井液灌注短节4具有压力传感器19、阀门装置20及控制模块24，压力传感器19的监测端需要与待注水井井口的液平面的下端一位置连通，监测该处位置的压强；

在前期的设置工作中，需要在控制模块24内预设一个预设压强值，以该预设压强值为参考值，若压力传感器19监测到压强值比预设压强值小，则控制模块24控制阀门装置20开启，泵注装置2输出的具有一定压力的压井液注入井口，给井口注液，若压力传感器19监测到压强值比预设压强值大或相等则控制模块24控制阀门装置20关闭，停止给井口注液，持续以上操作，可控制井口的井筒内液面的高度恒定。

实施例2

进一步的，本实用新型一种压井液恒压变排量供给系统的另一实施例，所述控制模块包括：

预设模块，所述预设模块用于预设压力传感器的上限值；

监测控制模块，所述监测控制模块用于监测压力传感器的值，当监测到所述值小于上限值时，控制阀门装置开启，当监测到所述值在上限值以上时控制阀门装置关闭。

上述实施例中，控制模块24内具有预设模块和监测控制模块，预设模块可允许用户预设压力传感器的上限值，可允许用户调配设置；监测控制模块不断对压力传感器19进行监测，当监测到所述值小于上限值时，控制阀门装置开启，当监测到所述值在上限值以上时控制阀门装置关闭，实现自动化控制。

实施例3

进一步的，本实用新型一种压井液恒压变排量供给系统的另一实施例，所述控制模块还包括：

流速控制模块，所述流速控制模块用于预设一个小于上限值的中间值，当压力传感器的监测值小于中间值时，控制阀门装置开启到最大，当压力传感器的监测值在中间值以上时，根据监测值在中间值到上限值的区间位置，逐渐降低阀门装置的开启度。

上述实施例中，为了优化压井液灌注短节4的注入，使用流速控制模块控制给井内注入压井液进行优化控制，在井筒内压井液特别低时增大压井液的注入量，在井筒内压井液较多时，缓慢注入压井液。

实施例4

进一步的，本实用新型一种压井液恒压变排量供给系统的另一实施例，所述压力传感器19和待测液面的底部液体之间具有压传短接18，压力传感器19通过压传短接18与待测液面的底部液体连通。

上述实施例中，在压井液灌注短节4相对于油气井井筒位于油气井井筒底部时，压力传感器19可以设置在压井液灌注短节4的出液体口一端，直接测量出液口一端的压力，此时，用户可以根据压力传感器19和井筒顶部液面之间的高度，完成测量井筒内液面高度。

而设置在压井液灌注短节4的出液体口一端时，压井液灌注短节4在灌注液体时由于流体流速，很有可能会影响压力传感器19测量的准确度，因此，在压力传感器19和待测液面的底部液体之间设置一个压传短接18，该压传短接18用于将待测液面的底部静态的液体和压力传感器19连通，使得压力传感器19不受流体流速影响，进而准确测量出油气井井筒内的液面高度。

实施例5

进一步的，请参考图3，本实用新型一种压井液恒压变排量供给系统的另一实施例，所述泵注装置2包括底座9，以及安装在底座9上的离心泵10、隔膜气压罐13和液压传感器12，所述控制模块内还具有水泵控制模块，离心泵10一端连接压井液储罐1，另一端连接隔膜气压罐13的进液口，隔膜气压罐13的出液口与压井液灌注短节4的进液口连接；隔膜气压罐13上具有液压传感器12，液压传感器12位于隔膜气压罐13顶部，离心泵10内的电机为变频电机11，水泵控制模块分别与液压传感器12和变频电机11通讯连接，水泵控制模块通过监测液压传感器12的压力并通过控制离心泵向隔膜气压罐内注水维持压井液储罐内的压力。

上述实施例中，泵注装置2的主要功能是提供就有稳定压力的水源给压井液灌注短节4，本实施例中，泵注装置2采用一体化装置，离心泵10、隔膜气压罐13和液压传感器12均安装在底座9上，现场使用时，在现场使用时无需组装，方便用户使用。

泵注装置2采用隔膜气压罐13，该隔膜气压罐13由钢质外壳,橡胶隔膜内胆构成的储能器件,橡胶隔膜把水室和气室完全隔开,当外界有压力的水充入隔膜式气压水罐的内胆时罐内的空气被压缩,采用空气压缩的方式，将压井液变为具有恒定压力的注水供给压井液灌注短节4。

离心泵10内的电机为变频电机11，水泵控制模块通过液压传感器12测量隔膜气压罐13内上方空气的压力对隔膜气压罐13内储水情况进行监测，当隔膜气压罐13内空气的压力小于预定值时，水泵控制模块控制离心泵10向隔膜气压罐13内注水，在现有技术中，具有成熟的隔膜气压罐13的控制模块电路，此处就不再详细叙述。

实施例6

进一步的，请参考图3，本实用新型一种压井液恒压变排量供给系统的另一实施例，离心泵10和压井液储罐1之间的管线上设有溢流阀14；

隔膜气压罐13和压井液灌注短节4之间的管线上设置有电磁流量计16。

上述实施例中，溢流阀14防止隔膜气压罐13内水过满，引起隔膜气压罐13内给压井液灌注短节4提供的水源水压过大，或给压井液灌注短节4内注水过多引起安全事故。

实施例7

进一步的，请参考图2和图4，本实用新型一种压井液恒压变排量供给系统的另一实施例，所述阀门装置20为气动阀门，所述气动阀门外还具有气源、电源34、和电磁二位五通换向阀26，电磁二位五通换向阀26、压力传感器19和所述控制模块与电源34电连接，电磁二位五通换向阀26和压力传感器19与所述控制模块通讯连接，电磁二位五通换向阀26一端与气源连接，另一端与阀门装置20连接。

上述实施例中，在油气井现场，气源供给方便，因此阀门装置20采用气动阀门，控制模块通过控制电磁二位五通换向阀26来控制气动阀门的开闭。

实施例8

进一步的，本实用新型一种压井液恒压变排量供给系统的另一实施例，所述控制模块外还具有数显控制仪，所述数显控制仪与所述控制模块电连接。

上述实施例中，数显控制仪具体采用品牌为美国redlion红狮，型号为PAXD0010的控制器多功能仪表，也可以采用Red lion的PAXD系列的其他控制仪表，使用时，其可带两路报警输出。

实施例9

本实用新型一实施例提供的一种压井液恒压变排量供给方法，用于实施例1只8任意一项实施例中的控制模块，该压井液恒压变排量供给方法，包括：

步骤1：预设压力传感器的上限值；

步骤2：监测压力传感器的值，当监测到所述值小于上限值时，控制阀门装置开启，当监测到所述值在上限值以上时控制阀门装置关闭。

上述实施例中，预设压力传感器的上限值是为了控制油气井井筒内液面的高度，该液面高度为井筒液处于最高液面的情况下，压力传感器19也固定设在井筒底部时，压力传感器19的上限压力值。

因此在压力传感器19测量的压力低于该上限压力值时，控制模块控制阀门装置开启，给油气井井筒内灌注压井液而在，压力传感器19测量的压力在上限压力值以上时，控制模块控制，压井液灌注短节4内的阀门装置关闭。

实施例10

进一步的，本实用新型一种压井液恒压变排量供给方法的另一实施例，所述步骤2中还包括：

步骤2.1：预设一个小于上限值的中间值，当压力传感器的监测值小于中间值时，控制阀门装置开启到最大，当压力传感器的监测值在中间值以上时，根据监测值在中间值到上限值的区间位置，逐渐降低阀门装置的开启度。

上述实施例中，在控制模块对压井液灌注短节4进行控制时，可以采用分阶段注入压井也，当井筒内的压井液见底时，快速注入压井液，压井液灌注短节4灌注的压井液处于最大流量，当井筒内的压井液在井筒预设高度附近时，控制模块降低压井液灌注短节4的注入量。

实施例11

进一步的，本实用新型一种压井液恒压变排量供给方法的另一实施例，所述步骤2之后还包括：

步骤3：记录阀门装置处液量与时间的数据，所述数据为起钻过程中具有生命周期的数据。

上述实施例中，将起钻过程中，或者起钻结束后，生成灌液与时间的变化曲线，汇总整个系统的灌入量，用户在查看该灌入量时，可以在查看该灌入量时，一些油井问题可以通过该灌入量得知。

实施例12

所述的一种压井液恒压变排量供给系统由压井液储罐1，泵注装置2，罐注管线3，过流管柱，数显控制仪5，井口液柱压力数据源7，井口法兰液位溢流口8，井口液体注入线6组成；

所述的泵注装置2的入口通过罐注管线3与井口液柱压力数据源7相连，泵注装置2的出口通过罐注管线3与过流管柱入口相连，过流管柱出口通过井口液体注入线6与井口液柱压力数据源7相连；

所述的一种压井液恒压变排量供给系统由泵注装置2，底座9，离心泵10，变频电机11，入口15，液压传感器12，隔膜气压罐13，溢流阀14，电磁流量计16，出口17组成；

所述的过流管柱设置有压传短接18、压力传感器19、阀门装置20、进液短接21组成。

自锁型电源按钮开关22、电源指示灯23、控制模块24、灌注指示灯25、电磁二位五通换向阀26、压力信号线27、防爆盒体28、电源开关29、保险30、数字面板仪表31，压力传感器19、阀门装置20、数显控制仪31、蝶阀控制气管32，气源33，电源34。

请参考图4，图4为由数显控制仪31和控制模块24作为主控模块的系统结构示意图，压力传感器19的压力信息在数显控制仪31上进行显示，压力传感器19的信号传输给控制模块24，电磁二位五通换向阀26由控制模块24控制，电磁二位五通换向阀26的进气口与气源33连接，电磁二位五通换向阀26的出气口和压井液灌注短节4连接，控制模块24通过控制电磁二位五通换向阀26内换向阀的位置对气源33通入阀门装置20的气体进行控制，进而控制阀门装置20的开启或关闭状态。

在图4中，电源34给数显控制仪31、控制模块24供电及各电器件进行供电，在供电的线路上，安装有电源指示灯23、电源开关29、自锁型电源按钮开关22和保险30，灌注指示灯25设在电磁二位五通换向阀26上，当电磁二位五通换向阀26控制阀门装置20开启的时候，灌注指示灯25亮。

综上，本实用新型所述的一种压井液恒压变排量供给系统结构轻便紧凑，安装、拆卸方便，具有自动启、停和流量计量功能，填补了试油气作业现场无法自动灌液，无法准确记录灌入液量的空白。

所述的一种压井液恒压变排量供给系统司钻控制装置充分利用修井机电源和气源，司钻根据井筒灌液情况选择灌液模式，安全可靠，操作简单。

所述的一种压井液恒压变排量供给系统根据设计液位自动灌液，始终保持井筒灌入量与起出管柱的体积一致，保持井筒液柱压力平衡，进一步降低作业过程中的井控风险。

所述的一种压井液恒压变排量供给系统依靠灌注压力自动调节排量和自动启停灌注动作，克服作业现场高度差、密度差和排量差等因素带来的客观难题，通用性好，自动化程度较高，具有良好的推广应用价值。

需要说明，本实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后…… )仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种压井液恒压变排量供给系统，其特征在于，包括：

压井液储罐（1）；

泵注装置（2）；

压井液灌注短节（4），压井液灌注短节（4）包括：

压力传感器（19），压力传感器（19）的测量端与待测液面底部的液体连通，压力传感器（19）测量端的高度为测液面底部液体高度；

过流管柱；

阀门装置（20）；

控制模块，所述控制模块用于获取压力传感器（19）的压力值控制阀门装置（20）的开启与闭合；

阀门装置（20）设在所述过流管柱内的前进出口之间，所述控制模块和压力传感器（19）设在所述过流管柱上，所述控制模块分别与阀门装置（20）和压力传感器（19）电连接；

压井液储罐（1）通过泵注装置（2）与压井液灌注短节（4）一端连接，压井液灌注短节（4）另一端与待注入端连通。

2.如权利要求1所述一种压井液恒压变排量供给系统，其特征在于，所述控制模块包括：

预设模块，所述预设模块用于预设压力传感器的上限值；

监测控制模块，所述监测控制模块用于监测压力传感器的值，当监测到所述值小于上限值时，控制阀门装置开启，当监测到所述值在上限值以上时控制阀门装置关闭。

3.如权利要求2所述一种压井液恒压变排量供给系统，其特征在于，所述控制模块还包括：

流速控制模块，所述流速控制模块用于预设一个小于上限值的中间值，当压力传感器的监测值小于中间值时，控制阀门装置开启到最大，当压力传感器的监测值在中间值以上时，根据监测值在中间值到上限值的区间位置，逐渐降低阀门装置的开启度。

4.如权利要求1所述一种压井液恒压变排量供给系统，其特征在于，所述压力传感器（19）和待测液面的底部液体之间具有压传短接（18），压力传感器（19）通过压传短接（18）与待测液面的底部液体连通。

5.如权利要求1所述一种压井液恒压变排量供给系统，其特征在于，所述泵注装置（2）包括底座（9），以及安装在底座（9）上的离心泵（10）、隔膜气压罐（13）和液压传感器（12），所述控制模块内还具有水泵控制模块，离心泵（10）一端连接压井液储罐（1），另一端连接隔膜气压罐（13）的进液口，隔膜气压罐（13）的出液口与压井液灌注短节（4）的进液口连接；隔膜气压罐（13）上具有液压传感器（12），液压传感器（12）位于隔膜气压罐（13）顶部，离心泵（10）内的电机为变频电机（11），水泵控制模块分别与液压传感器（12）和变频电机（11）通讯连接，水泵控制模块通过监测液压传感器（12）的压力并通过控制离心泵向隔膜气压罐内注水维持压井液储罐内的压力。

6.如权利要求1或5所述一种压井液恒压变排量供给系统，其特征在于，所述阀门装置（20）为气动阀门，所述气动阀门外还具有气源、电源（34）、和电磁二位五通换向阀（26），电磁二位五通换向阀（26）、压力传感器（19）和所述控制模块与电源（34）电连接，电磁二位五通换向阀（26）和压力传感器（19）与所述控制模块通讯连接，电磁二位五通换向阀（26）一端与气源连接，另一端与阀门装置（20）连接。

7.如权利要求6所述一种压井液恒压变排量供给系统，其特征在于，所述控制模块外还具有数显控制仪，所述数显控制仪与所述控制模块电连接。

8.如权利要求5所述一种压井液恒压变排量供给系统，其特征在于，所述离心泵（10）和压井液储罐（1）之间的管线上设有溢流阀（14）。

9.如权利要求5所述一种压井液恒压变排量供给系统，其特征在于，所述隔膜气压罐（13）和压井液灌注短节（4）之间的管线上设置有电磁流量计（16）。

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