一种新型泡沫液注入系统的制作方法

本发明属于石油开采领域，具体涉及一种新型泡沫液注入系统。

背景技术：

石油对于国民经济的发展至关重要，而石油勘探的难度则日益增加。我国一些主要的油田，如大庆油田，胜利油田等都已进入开发的中后期，但值得注意的是，仍有占地质储量2/3的原油因为开采技术的限制留在地层中。因此，如何进一步提高已开发油田的原油采收率变得尤为重要。

泡沫驱油是一种利用氮气、天然气或者其它气体与泡沫剂混合形成泡沫作为驱油介质的驱油方法。相比于常规水驱、蒸汽驱方法，泡沫驱具有遇水稳定，遇油消泡，对高渗层具有较强的封堵作用，而对低渗层具有较好的波及效果，而且泡沫流体悬浮和携带能力强，反排时可将固体颗粒和不溶物携带出井筒等诸多优点。因此泡沫驱油技术成为提高原油采收率的主要技术之一。

在泡沫驱油技术的实施中，实现氮气裹挟泡沫液是至关重要过程，目前普遍使用柱塞泵来将泡沫液打入氮气管路，但是由于氮气管路的压力为16mpa，远远高于泡沫液罐的存储压力0.5mpa,在这样大的压差下使用柱塞泵造成成本高，能耗大而且系统运行不稳定等一系列问题，因此需要设计的新的系统来代替柱塞泵，达到能耗低、成本低、系统运行稳定性好的目标。

技术实现要素：

本发明的目的在于发明一种新型泡沫注入系统，用来代替原先高成本、高能耗、运行稳定性差的柱塞泵。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现：

一种新型泡沫液注入系统，包括氮气管路和plc控制系统，在该氮气管路上安装有第一三通球阀，用于将氮气管路的某一段分为两个支路，每个支路上均设置有泡沫液储存罐，之后两个支路汇成一路，第一三通球阀的开关由plc控制系统来自动控制。

本发明进一步的改进在于，每个泡沫液存储罐和对应的支路管路之间安装有电磁阀，用来控制泡沫注入流量，电磁阀的开关由plc控制系统来自动控制。

本发明进一步的改进在于，每个支路上还设置有泄压阀，泄压阀的开关由plc控制系统来自动控制。

本发明进一步的改进在于，两个支路通过第二三通球阀汇成一路。

本发明具有如下优点：

本发明提供的一种新型泡沫液注入系统，包括氮气管路，在氮气管路安装有第一三通球阀，用于将氮气管路的某一段分为两个支路，每个支路均连接有泡沫液储存罐，之后两个支路再汇成一路。第一三通球阀的联动性保证两个支路在某个时域内只有一个支路有氮气流过而另一个支路处于封闭状态。流通的支路用氮气本身的流动动能来裹挟混合泡沫液，实现工程上需要的氮气/泡沫液混合。封闭的支路由于氮气产生的压力远远高于泡沫液存储罐的压力，因此封闭支路在注入泡沫液前把支路压力下降到稍高于大气压而远小于泡沫液储罐内压力的水平，从而保证泡沫液能顺利地自注入到支路管路而又不会使空气倒灌进入管道。第一三通球阀通过plc控制系统来控制通断，保证两个支路交替将泡沫液和氮气混合，达到取代柱塞泵的目的。

进一步，泡沫液存储罐和支路管路之间安装有电磁阀，用来控制泡沫液注入量，工作时，打开电磁阀，通过泡沫液存储罐本身的压力和泡沫液的重力势能来将泡沫液注入支路，不需要额外的柱塞泵，从而减少了能耗和增加了系统运行的稳定性。电磁阀通过plc控制系统来控制通断，保证两个支路交替将泡沫液和氮气混合，达到取代柱塞泵的目的。

进一步，封闭支路在注入泡沫液前需启动泄压阀把支路压力下降到稍高于大气压而远小于泡沫液储罐内压力的水平，从而保证泡沫液能顺利地自注入到支路管路而又不会使空气倒灌进入管道。

概括来说，本发明具有几处优点：

1、本发明为目前石油开采泡沫驱替技术提供了新的泡沫注入系统。本系统由简单的管路、阀门和plc控制系统控制组成，解决了目前使用柱塞泵注入泡沫液造成的能耗大、成本高和运行不稳定的问题，能成功替代柱塞泵，实现低能耗、低成本和高稳定性的功能。

2、本系统可通过两个支路交替注入泡沫液，设计巧妙，工作效率高，充分利用了泡沫液存储罐本身的压力和氮气的冲刷携带作用，使系统能耗最小，经济效益最大。

3、泡沫液的注入量可由电磁阀开度以及开启的时间决定，且由plc控制系统控制，操作简单，大大节省了人工成本。

4、三通球阀、泄压阀、电磁阀的开关由控制系统来控制，实现某一时域有且只有一个支路有氮气流过来携带混合泡沫液，而没有氮气流通的封闭支路则在泄压后注入泡沫液，这样可以使两个支路交替携带泡沫液。

附图说明

图1为本发明的系统说明图；

图2为现有泡沫液注入系统。

图中：1为氮气管路，201为第一三通球阀，202为三通球阀，3为泄压阀，4为泡沫液存储罐，5为电磁阀，6为plc控制系统。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供的新型泡沫液注入系统，包括氮气管路1、两个三通球阀、泄压阀3、泡沫液存储罐4、电磁阀5和plc控制系统6。

其具体工作过程是，第一三通球阀201将氮气管路1的某一段分为两个支路，每个支路上均连接有泡沫液存储罐4和泄压阀3，泡沫液存储罐4和支路之间也配有控制流量的电磁阀5。每个阀的通断由plc控制系统6控制。启动系统后，由plc控制系统6控制阀的通断，保证两个支路在某个时域只有一个支路有氮气流过来携带泡沫液。另一个支路处于封闭状态。同样由plc控制系统控制泄压阀，使封闭支路的压力降到大气压水平，然后打开电磁阀5，利用泡沫液存储罐4本身的压力和泡沫液的重力势能将泡沫液注入支路。当注入量达到设定值时，控制三通球阀，使原先流通的支路封闭，进行泡沫液注入工作；原先封闭的支路流通，使氮气冲刷混合已经注入的泡沫液，实现工程上需求的氮气/泡沫液混合的要求。随后氮气/泡沫液混合液进入下一环节。

工作时，两个支路交替注入泡沫液和携带泡沫液，泡沫液的注入量可由实际工况通过操作plc控制系统控制电磁阀的开合度来控制。整个系统操作简单，运行稳定，有高效率、低成本、低能耗的特点。而且相比于传统采用柱塞泵来注入泡沫液的方式，见图2，本系统的部件均为简单的管路、阀等部件，因此运行可靠性高，且布局构造简单，易于安装和维护。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种新型泡沫液注入系统，包括氮气管路和PLC控制系统，在该氮气管路上安装有第一三通球阀，用于将氮气管路的某一段分为两个支路，每个支路上均设置有泡沫液储存罐，之后两个支路汇成一路，第一三通球阀的开关由PLC控制系统来自动控制。本发明充分利用了氮气在管路中流动具有的动能、泡沫液存储罐本身具有的压力及泡沫液具有的重力势能，在不使用额外动力下注入和携带混合泡沫液，成功的替代了柱塞泵，并有效克服了原先使用柱塞泵产生的高能耗、高成本和稳定性差等一系列问题。本发明具有低成本、低能耗，运行稳定性好，而且操作简洁，布置简单，易于维护的特点，在石油开采领域有着极为重要的实用价值。

技术研发人员：敬登伟;王鹏昊;周建东;宋东兴;耿嘉锋
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2017.09.13
技术公布日：2018.02.09