一种二氧化碳驱注气井环空带压测试装置的制作方法

本实用新型涉及二氧化碳驱注气井油套环空测试工艺技术领域，特别涉及一种二氧化碳驱注气井环空带压测试装置。

背景技术：

二氧化碳驱采油技术是通过注气井向油藏注入二氧化碳、利用二氧化碳驱动原油流动的采油技术。在向油藏注入二氧化碳的过程中，二氧化碳会渗漏到注气井的油套环空中，使油套环空压力升高，导致环空带压现象的发生。环空带压会增加注气井安全作业的风险。因此，需要对二氧化碳驱注气井的环空带压情况进行测试，即对是否发生二氧化碳渗漏、发生二氧化碳渗漏的原因以及二氧化碳渗漏的程度进行测试，从而为制定相关的防控措施提供依据。

目前对二氧化碳驱注气井环空带压情况进行测试的方法为：在释放环空压力之后利用压力表对环空压力进行测量，根据环空压力的变化来对环空带压情况进行判断。

在实现本实用新型的过程中，设计人发现现有技术至少存在以下问题：现有的二氧化碳驱注气井环空带压测试方法仅能定性地测试环空带压情况，测试结果不够准确。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种能够定量测试二氧化碳驱注气井环空带压的二氧化碳驱注气井环空带压测试装置。

具体而言，包括以下的技术方案：

一种二氧化碳驱注气井环空带压测试装置，所述测试装置包括：

气体处理控制单元、气体流量计量单元、气体组分检测单元以及数据处理单元；所述气体处理控制单元的进气端与二氧化碳驱注气井井口大四通连接；所述气体处理控制单元的出气端分为两条支路，一条支路与所述气体流量计量 单元的进气端连接，另一条支路与所述气体组分检测单元的进气端连接；所述数据处理单元与所述气体流量计量单元以及所述气体组分检测单元电连接；所述气体处理控制单元用于对来自所述二氧化碳驱注气井的环空气体进行减压以及过滤处理；所述气体流量计量单元用于对所述环空气体的流量进行检测；所述气体组分检测单元用于对所述环空气体的成分进行检测；所述数据处理单元用于根据所述气体流量计量单元检测得到的所述环空气体的流量以及所述气体组分检测单元检测得到的所述环空气体的成分对所述二氧化碳驱注气井的环空带压情况进行判断。

进一步地，所述气体处理控制单元包括第一减压装置、三通、第二减压装置以及除湿过滤装置；所述第一减压装置的进气口与所述二氧化碳驱注气井井口大四通连接；所述第一减压装置的出气口与所述三通的一个接口连接，所述三通的另外两个接口分别与所述气体流量计量单元的进气端以及所述第二减压装置的进气口连接；所述第二减压装置的出气口与所述除湿过滤装置的进气口连接；所述除湿过滤装置的出气口与所述气体组分检测单元的进气端连接。

进一步地，所述气体处理控制单元还包括：第一箱体；所述第一箱体上设置有进气口、第一出气口以及第二出气口；所述第一减压装置、三通、第二减压装置以及除湿过滤装置设置在所述第一箱体内；所述第一减压装置的进气口通过所述第一箱体的进气口与二氧化碳驱注气井井口大四通连接；所述三通通过所述第一箱体的第一出气口与所述气体流量计量单元的进气端连接；所述除湿过滤装置的出气口通过所述第一箱体的第二出气口与所述气体组分检测单元的进气端连接。

进一步地，所述气体流量计量单元包括：压力补偿装置、流量计以及温度补偿装置；所述流量计与所述数据处理单元电连接；所述流量计的进气口与所述第一箱体的第一出气口连接。

进一步地，所述气体流量计量单元还包括：第二箱体；所述第二箱体上设置有进气口以及排气口；所述压力补偿装置、流量计以及温度补偿装置设置在所述第二箱体内；所述流量计的进气口通过所述第二箱体的进气口与所述第一箱体的第一出气口连接；所述流量计的出气口与所述第二箱体的排气口连接。

进一步地，所述气体组分检测单元包括氧气检测仪、硫化氢检测仪、二氧化碳检测仪以及数据采集器；所述氧气检测仪、硫化氢检测仪以及二氧化碳检 测仪与所述数据采集器电连接；所述数据采集器与所述数据处理单元电连接。

进一步地，所述气体组分检测单元还包括：第三箱体；所述第三箱体上设置有进气口以及排气口；所述氧气检测仪、硫化氢检测仪、二氧化碳检测仪以及数据采集器设置在所述第三箱体内；所述第三箱体的进气口与所述第一箱体的第二出气口连接。

进一步地，所述第一箱体的进气口通过气体连接管线与所述二氧化碳驱注气井井口大四通连接。

进一步地，所述气体连接管线上设置有地锚。

进一步地，所述第二箱体的排气口处以及所述第三箱体的排气口处均设置有尾气收集装置。

本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果是：

本实用新型实施例提供的二氧化碳驱注气井环空带压测试装置中，来自二氧化碳驱注气井的环空气体经气体处理控制单元进行减压以及过滤处理后，一部分环空气体进入气体流量计量单元，另一部分环空气体进入气体组分检测单元。气体流量计量单元对环空气体的流量进行检测，气体组分检测单元对环空气体的成分进行检测。气体流量计量单元和气体组分检测单元分别将检测结果传输至数据处理单元，数据处理单元则根据环空气体的流量变化以及组成对环空带压的情况进行判断。本实用新型实施例提供的测试装置通过对二氧化碳驱注气井油套环空压力释放过程中环空气体的流量以及成分进行动态监测，实现对二氧化碳驱注气井环空带压情况的定量测试，分析环空带压原因、判断泄漏程度，测试结果准确。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的二氧化碳驱注气井环空带压测试装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的二氧化碳驱注气井环空带压测试装置中气体处理控制单元的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的二氧化碳驱注气井环空带压测试装置中气体流量计量单元的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的二氧化碳驱注气井环空带压测试装置中气体组分检测单元的主视图；

图5为本实用新型实施例提供的二氧化碳驱注气井环空带压测试装置中气体组分检测单元的后视图。

图中的附图标记分别表示：

1-气体处理控制单元；

11-第一箱体的进气口；12-第一箱体的第一出气口；

13-第一箱体的第二出气口；14-第一减压装置；15-第二减压装置；

16-除湿过滤装置；17-三通；18-第一箱体；

2-气体流量计量单元；

21-第二箱体的进气口；22-第二箱体的排气口；23-压力补偿装置；

24-流量计；25-温度补偿装置；26-第二箱体；27-提手；

3-气体组分检测单元；

31-第三箱体的进气口；32-第三箱体的排气口；33-氧气检测仪；

34-硫化氢检测仪；35-二氧化碳检测仪；36-数据采集器；37-第三箱体；

4-数据处理单元；

5-尾气收集装置；

6-气体连接管线；

7-地锚。

具体实施方式

为使本实用新型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实施方式作进一步地详细描述。除非另有定义，本实用新型实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。

本实用新型实施例提供了一种二氧化碳驱注气井环空带压测试装置，参见 图1，该测试装置包括：气体处理控制单元1、气体流量计量单元2、气体组分检测单元3以及数据处理单元4。

气体处理控制单元1的进气端与二氧化碳驱注气井井口大四通连接；气体处理控制单元1的出气端分为两条支路，一条支路与气体流量计量单元2的进气端连接，另一条支路与气体组分检测单元3的进气端连接。

数据处理单元4与气体流量计量单元2以及气体组分检测单元3电连接。

气体处理控制单元1用于对来自二氧化碳驱注气井的环空气体进行减压以及过滤处理；气体流量计量单元2用于对环空气体的流量进行检测；气体组分检测单元3用于对环空气体的成分进行检测；数据处理单元4用于根据气体流量计量单元2检测得到的环空气体的流量以及气体组分检测单元3检测得到的环空气体的成分对二氧化碳驱注气井的环空带压情况进行判断。

本实用新型实施例提供的二氧化碳驱注气井环空带压测试装置中，来自二氧化碳驱注气井的环空气体经气体处理控制单元1进行减压以及过滤处理后，一部分环空气体进入气体流量计量单元2，另一部分环空气体进入气体组分检测单元3。气体流量计量单元2对环空气体的流量进行检测，气体组分检测单元3对环空气体的成分进行检测。气体流量计量单元2和气体组分检测单元3分别将检测结果传输至数据处理单元4，数据处理单元4则根据环空气体的流量变化以及组成对环空带压的情况进行判断。本实用新型实施例提供的测试装置通过对二氧化碳驱注气井油套环空压力释放过程中环空气体的流量以及成分进行动态监测，实现对二氧化碳驱注气井环空带压情况的定量测试，分析环空带压原因、判断泄漏程度，测试结果准确。

可以借鉴本领域常用的B-B Test环空带压诊断方法，来根据环空气体的流量变化以及组成对环空带压的情况进行判断。

进一步地，参见图2，上述测试装置中，气体处理控制单元1包括第一减压装置14、三通17、第二减压装置15以及除湿过滤装置16。第一减压装置14的进气口与二氧化碳驱注气井井口大四通连接；第一减压装置14的出气口与三通17的一个接口连接，三通17的另外两个接口分别与气体流量计量单元2的进气端以及第二减压装置15的进气口连接。第二减压装置15的出气口与除湿过滤装置16的进气口连接；除湿过滤装置16的出气口与气体组分检测单元3的进气端连接。环空气体首先经过第一减压装置14进行第一次减压，使环空气体的 压力降到一定数值以下(例如4MPa以下)；经过第一次减压后的环空气体通过三通17后分为两部分，一部分进入气体流量计量单元2进行流量检测，另一部分再经过第二减压装置15进一步降低压力(例如降至0.2MPa)，并经过除湿过滤装置16除去杂质后进入气体组分检测单元3进行成分检测。第一减压装置14、第二减压装置15以及除湿过滤装置16的具体形式没有严格限定，本领域常规技术手段均可。

进一步地，参见图2，上述测试装置中，为了方便气体处理控制单元1在二氧化碳驱注气井现场的安装，气体处理控制单元1还设置有第一箱体18。第一箱体18上设置有进气口11、第一出气口12以及第二出气口13。上述的第一减压装置14、三通17、第二减压装置15以及除湿过滤装置16均设置在第一箱体18内。第一减压装置14的进气口通过第一箱体18的进气口11与二氧化碳驱注气井井口大四通连接，即二氧化碳驱注气井井口大四通、第一箱体18的进气口11以及第一减压装置14的进气口顺次连接。三通17通过第一箱体18的第一出气口12与气体流量计量单元2的进气端连接。除湿过滤装置16的出气口通过第一箱体18的第二出气口13与气体组分检测单元3的进气端连接。

本领域技术人员可以理解的是，可以在三通17和第二减压装置15之间设置阀门，从而控制进入气体流量计量单元2和气体组分检测单元3的环空气体的比例。还可以在第一减压装置14的进气口附近设置压力传感器，来检测环空气体的压力，并将压力传感器与数据处理单元4电连接，将检测到的环空气体的压力传输至数据处理单元4，与环空气体的流量、成分等参数相配合，来进一步提高环空带压测试的准确性。

进一步地，参见图3，上述测试装置中，气体流量计量单元2包括：压力补偿装置23、流量计24以及温度补偿装置25。流量计24的进气口与第一箱体18的第一出气口12连接。流量计24与数据处理单元4电连接。来自气体处理控制单元1的环空气体通过流量计24，流量计24对通过的环空气体的流量进行检测，并将检测结果传输至数据处理单元4。其中，压力补偿装置23和温度补偿装置25分别设置在靠近流量计24进气口和出气口的位置处，对压力和温度进行补偿，以使检测结果更加准确。

进一步地，参见图3，上述测试装置中，为了方便气体流量计量单元2在二氧化碳驱注气井现场的安装，气体流量计量单元2设置有第二箱体26。第二箱 体26上设置有进气口21以及排气口22。上述的压力补偿装置23、流量计24以及温度补偿装置25设置在第二箱体26内。流量计24的进气口通过第二箱体26的进气口21与第一箱体18的第一出气口12连接。流量计24的出气口与第二箱体26的排气口22连接。第二箱体26上还设置有提手27，进一步便于气体流量计量单元2的安装与移动。

进一步地，对于二氧化碳驱注气井的环空气体来说，其可能的组分有氧气、硫化氢以及二氧化碳，因此，气体组分检测单元3应至少能够对氧气、硫化氢以及二氧化碳的含量进行检测。基于此，参见图4并结合图5，上述测试装置中，气体组分检测单元3包括氧气检测仪33、硫化氢检测仪34、二氧化碳检测仪35以及数据采集器36。氧气检测仪33、硫化氢检测仪34以及二氧化碳检测仪35与数据采集器36电连接。数据采集器36与数据处理单元4电连接。数据采集器36采集氧气检测仪33、硫化氢检测仪34以及二氧化碳检测仪35的检测结果，并将检测结果传输至数据处理单元4。本领域技术人员可以理解的是，通过对环空气体中硫化氢以及二氧化碳的检测，除了能够提高环空带压测试的准确性外，还能够对环空的腐蚀情况进行分析，为环空防腐蚀提供数据。

同样地，参见图4并结合图5，为了便于气体组分检测单元3的安装，气体组分检测单元3还设置有第三箱体37。第三箱体37上设置有进气口31以及排气口32。氧气检测仪33、硫化氢检测仪34、二氧化碳检测仪35以及数据采集器36设置在第三箱体37内。第三箱体37的进气口31与第一箱体18的第二出气口13连接。氧气检测仪33、硫化氢检测仪34以及二氧化碳检测仪35可以串联设置，环空气体通过第三箱体37的进气口31后依次进入氧气检测仪33、硫化氢检测仪34以及二氧化碳检测仪35，对环空气体中的氧气含量、硫化氢含量以及二氧化碳含量进行检测。

进一步地，参见图1，上述测试装置中，第一箱体18的进气口11通过气体连接管线6与二氧化碳驱注气井井口大四通连接。为了保证气体连接管线6在测试装置运行过程中保持稳定，气体连接管线6上还设置有地锚7。

进一步地，参见图1，上述测试装置中，为了防止环空气体直接排放会对环境造成污染，第二箱体26的排气口22处以及第三箱体37的排气口32处均设置有尾气收集装置5。尾气收集装置5的具体形式本实用新型实施例不作特殊限定，本领域常用的尾气收集装置均可。

进一步地，本实用新型实施例中的数据处理单元可以包括任意具有数据运算、处理、分析以及存储等功能的设备，例如笔记本电脑、台式机以及平板电脑等。

本实用新型实施例提供的二氧化碳驱注气井环空带压测试装置的工作原理为，打开二氧化碳驱注气井大四通阀门，二氧化碳驱注气井环空中的环空气体经过气体连接管线6后由第一箱体18的进气口11进入气体处理控制单元1，在气体处理控制单元1内，首先经过第一减压装置14进行第一次减压，是环空气体的压力降到一定数值以下(例如4MPa以下)。经过第一次减压后的环空气体通过三通17后分为两部分：一部分由第一箱体18的第一出气口12输出，然后由第二箱体26的进气口进入气体流量计量单元2，气体流量计量单元2的流量计24对环空气体的流量进行实时动态检测，检测得到的数据传输至数据处理单元4；另一部分再经过第二减压装置15进一步降低压力(例如降至0.2MPa)，并经过除湿过滤装置16除去杂质后由第一箱体18的第二出气口13输出，然后由第三箱体37的进气口进入气体组分检测单元3，气体组分检测单元3的氧气检测仪33、硫化氢检测仪34以及二氧化碳检测仪35分别对环空气体中的氧气含量、硫化氢含量以及二氧化碳含量进行检测，数据采集器36采集上述氧气含量、硫化氢含量以及二氧化碳含量数据并传输至数据处理单元4。气体流量计量单元2和气体组分检测单元3的尾气分别由第二箱体26的排气口22和第三箱体37的排气口32排出后进入尾气收集装置5。数据处理单元4根据环空气体的流量数据以及成分数据对二氧化碳驱注气井环空带压情况进行判断。

以吉林油田黑79-1#二氧化碳驱注气井的测试数据为例，对本实用新型实施例提供的测试装置的工作原理作进一步说明。由气体流量计量单元2检测得到的环空气体流量数据显示，在测试时间内，释放环空压力后，环空气体的流量逐渐减小，直至环空压力降为0MPa，15天后环空气体的流量又逐渐增多；由气体组分检测单元3检测得到的环空气体成分数据显示，环空气体中含有二氧化碳气体以及少量的硫化氢气体。综合上述数据，并根据B-B Test环空带压诊断方法，判断出黑79-1#井出现环空带压现象，并且环空带压是由于井筒油管或封隔器微渗引起，属于Ⅱ级低风险，应保持持续观察。同时，由于环空气体中存在二氧化碳和硫化氢，并且黑79-1#井所用的环空保护液为水基保护液，水基保护液与二氧化碳及硫化氢气体共存易引起管柱腐蚀，因此需在环空保护液中补 加杀菌剂，同时投加除硫剂清除环空溶液中原始存在S^2-，避免SRB(硫酸盐还原菌)的存在引起应力腐蚀环境。

综上，本实用新型实施例提供的二氧化碳驱注气井环空带压测试装置通过对二氧化碳驱注气井油套环空压力释放过程中环空气体的流量以及组成进行动态监测，配合B-B Test环空带压诊断方法以及相关软件计算手段，可以有效分析出二氧化碳驱注气井环空带压原因，判断主要渗漏部位以及渗漏程度，以便采取相应治理措施，减少因环空带压而引起的安全隐患，最终达到安全注气的目的。同时，根据环空气体组成，分析井筒腐蚀因素，为防腐蚀措施的制定提供依据。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本实用新型的技术方案，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。