专利名称：一种天然气井自动采气系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于石油天然气开采的一种天然气井自动采气系统，属于机电一体化石油天然气安全采气的装备技术。
背景技术：
气田气井生产过程，通常存在如下问题1)常规气井随着生产时间的延长，气 井压力不断降低，当连续生产气无法进入生产管线时，只能间断生产；2)低渗高压气井 在短时间生产后，气井压力就降低至无法进入生产管网，也即只能间断生产；3)边缘井 常常无人值守，难以保证安全生产；4)考虑到用户的需要，往往需要定时开关井，间断 生产。而目前油田为了维持上述气井生产，通常需要不断巡井，观察气井压力，决定是 否开关井或直接采用定时人工开关井，这种生产方式不仅需要大量人力和无力，而且不 能保证气井高效安全生产。为了确保上述气井高效安全生产，降低生产成本。目前国内已开始研制和应用 气井自动采气系统并申报了相应专利，但从现场使用和已申报专利的气井自动采气系统 来看，存在系统功能不完善、结构相对复杂、制造成本高等问题。
发明内容本实用新型的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种天然气井自动采气系 统，实现气井的定压采气、定压差采气、定时采气及安全截断。本实用新型的技术方案本实用新型一种天然气井自动采气系统包括控制箱、单向进气气动闸阀，由控 制箱实现对单向进气气动闸阀开启与关闭的控制。所述控制箱由压力变送器、控制器、 太阳能电池板、电磁阀、减压阀、分离储气瓶和单流阀等组成。控制器由太阳能电池板 提供电能。单向进气气动间阀安装在节流阀之前采气树上。控制箱通过驱动气管线与单 向进气气动闸阀相连，通过生产取压管线与采气树节流阀出口管线相连，通过取气管线 与采气树套管取气口相连，通过井口取压管线与采气树油管取气口相连。取气管线依次 连接采气树套管取气口、单流阀、分离储气瓶；驱动气管线依次连接分离储气瓶、减压 阀、电磁阀、单向进气气动闸阀；生产取压管线依次连接采气树节流阀之后生产管线取 压口、压力变送器；井口取压管线依次连接井口油管取气口和压力变送器。控制器依据 设定的控制参数和接收的监测信号(井口压力信号、生产压力信号、时间控制信号)控 制单向进气气动闸阀开关，分别实现气井的定压采气、定压差采气、定时采气及安全截 断。当控制器接收到的监测信号(井口压力信号、生产压力信号、时间控制信号)在 设定的控制参数范围内时，气井处于开井状态，即生产状态。此时，通过取气管线取至 采气树套管取气口的气体经过单流阀，由分离储气瓶分离后，“干净”气体通过驱动气 管线的减压阀减压、电磁阀，进入单向进气气动闸阀气缸，在气压作用下推动单向进气气动闸阀气缸活塞下压弹簧，单向进气气动闸阀打开，正常生产。当控制器接收到的监测信号(井口压力信号、生产压力信号、时间控制信号)不 在设定的控制参数范围内时，气井处于关井状态，即停产状态。此时，驱动气管线的电 磁阀换向，单向进气气动间阀气缸内的气体在气缸活塞下部弹簧力作用下推动气缸活塞 上行，使单向进气气动闸阀关闭，停止生产。本实用新型的优点和有益效果1、采用太阳能电池板，配上一定容量的蓄电 池，可为控制箱24小时不间断供电，一方面使控制箱供电系统简化，另一方面使本实用 新型适合于无电气井自动控制单向进气气动闸阀开启与关闭。2、采用气井套管气经控制 箱中自带分离储气罐分离后的“干净”气体作为驱动气源，一方面使控制箱驱动气源供 气系统简化，另一方面稳定、可靠的为本系统提供驱动气源。3、采用压力变送器感测井 口和生产管线压力，一方面可进行连续压力监测，另一方面根据用户需要实现多种方案 选择控制。4、正常生产时驱动气压缩单向进气气动间阀气缸下腔弹簧打开间阀，而感 测值超限时，是利用弹簧储能关闭闸阀的，一方面保证控制器接收到的监测信号(井口 压力信号、生产压力信号、时间控制信号)在设定的控制参数范围内时能及时可靠地关 井，另一方面系统本身出现问题时(如断电、管线漏气等问题)单向进气气动闸阀会自动 关闭闸阀，确保系统安全。5、通过控制器设定不同控制参数，可在控制器的作用下控制 单向进气气动闸阀开关分别实现气井的定压采气、定压差采气、定时采气及安全截断。本实用新型具有结构简单、可靠性高、制造成本低、安装方便的优点。
图1为本实用新型一种天然气井自动采气系统的流程图。图中1.分离储气瓶，2.单流阀，3.取气管线，4.生产管线，5.采气树，6.单向 进气气动闸阀，7.节流阀，8.生产取压管线，9.井口取压管线，10.减压阀，11.驱动气管 线，12.电磁阀，13.控制器，14.压力变送器，15.压力变送器，16.太阳能电池板，17.控 制箱。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述。在图1中，本实用新型一种天然气井自动采气系统包括控制箱17和单向进气气 动闸阀6，所述控制箱17实现对单向进气气动闸阀6开启与关闭的控制。所述控制箱17 由压力变送器(14，15)、控制器13、太阳能电池板16、电磁阀12、减压阀10、分离储气 瓶1和单流阀2组成。所述单向进气气动闸阀6安装在节流阀7之前采气树5上。所述 控制箱通过四条管线对单向进气气动闸阀6进行控制。第一条为取气管线3，与采气树5 中套管取气口相连；第二条为驱动气管线11，与单向进气气动闸阀6相连；第三条为生 产取压管线8，与安装在采气树5节流阀7的出口生产管线4取压口相连；第四条为井口 取压管线9，与采气树5油管取压口相连。所述控制器13分别与太阳能电池板16、压力 变送器(14，15)、电磁阀12连接，控制器13利用太阳能电池板16供电，接收来自生产 和井口取压管线压力变送器(14，15)的压力信号，当监测信号超过控制器13设定值时， 控制器13指挥电磁阀12换向，使驱动气源与单向进气气动闸6气缸连接或断开，控制单向进气气动闸6打开或关闭。本实用新型通过设定不同控制参数，可在控制器的作用下控制单向进气气动闸 阀开关分别实现气井的定压采气、定压差采气、定时采气及安全截断。其控制实施方式 如下(1)定压采气将控制器13控制参数设置为当气井井口压力在一压力范围内正 常采气，否则处于关井状态。系统工作时控制器13将接收到的来自井口取压管线9压力 变送器15的压力值不 断与设定值比较，当测得压力值达到设定的低压值时，控制器13将 指挥单向进气气动闸阀6关闭，即气井停止生产；当测得压力值达到设定的高压值时， 控制器13将指挥单向进气气动闸阀6开井，即气井开始生产。(2)定压差采气将控制 器13控制参数设置为当气井井口压力与生产管线4压力压差在一压力范围内正常采气， 否则处于关井状态。系统工作时控制器将接收到的来自井口取压管线9变送器15和生产 管线压力8变送器14的压力，将两者的压差不断与设定值比较，当测得压差值达到设定 的低压差值时，控制器13将指挥单向进气气动闸阀6关闭，即气井停止生产；当测得压 差值达到设定的高压差值时，控制器13将指挥单向进气气动闸阀6开井，即气井开始生 产。(3)定时采气将控制器13控制参数设置为时间在一时间范围内正常采气，否则处 于关井状态。系统工作时控制器13内时钟不断将不断与设定时间值比较，当控制器13 内时钟达到设定时间的起始值时，控制器13将指挥单向进气气动闸阀6开井，即气井开 始生产；当控制器13内时钟达到设定时间的终点值时，控制器将指挥单向进气气动闸阀 6关闭，即气井停止生产。(4)安全截断将控制器13控制参数设置为当生产管线压力 在一压力范围内正常采气，否则处于关井状态。系统工作时控制器13将接收到的来自生 产取压管线8压力变送器14的压力值不断与设定高、低压值比较，当测得压力值低于设 定的低压值或高于设定的高压值时，控制器13将指挥单向进气气动闸阀6关闭，即气井 紧急安全截断，从而保护气井生产管线，确保人身和设备安全。
权利要求1.一种天然气井自动采气系统，包括控制箱(17)和单向进气气动闸阀(6)，其特征 在于，所述控制箱(17)由压力变送器(14，15)、控制器(13)、太阳能电池板(16)、电 磁阀(12)、减压阀(10)、分离储气瓶⑴和单流阀(2)组成；所述控制器(13)由太阳 能电池板(16)提供电能；所述单向进气气动闸阀(6)安装在节流阀(7)之前采气树(5) 上；所述控制箱(17)通过四条管线对单向进气气动闸阀(6)进行控制，第一条为取气管 线(3)，与采气树(5)中套管取气口相连；第二条为驱动气管线(11)，与单向进气气动闸 阀(6)相连；第三条为生产取压管线(8)，与安装在采气树(5)节流阀(7)的出口生产管 线(4)取压口相连；第四条为井口取压管线(9)，与采气树(5)油管取压口相连。
2.根据权利要求1所述的一种天然气井自动采气系统，其特征在于，所述控制器 (13)分别与太阳能电池板(16)、压力变送器(14，15)、电磁阀(12)连接。
专利摘要本实用新型涉及用于石油天然气开采的一种天然气井自动采气系统，它包括控制箱、单向进气气动闸阀，由控制箱实现对单向进气气动闸阀开启与关闭的控制。所述控制箱由压力变送器、控制器、太阳能电池板、电磁阀、减压阀、分离储气瓶和单流阀等组成。控制器由太阳能电池板提供电能；单向进气气动闸阀安装在节流阀之前采气树上；控制箱通过驱动气管线与单向进气气动闸阀相连；控制器依据设定的控制参数和接收的监测信号(井口压力信号、生产压力信号、时间控制信号)控制单向进气气动闸阀开关，分别实现气井的定压采气、定压差采气、定时采气及安全截断。本实用新型可以在多种控制参数下实现无人值守，自动安全生产，同时大大降低生产成本。
文档编号E21F17/18GK201794556SQ20102021188
公开日2011年4月13日 申请日期2010年6月2日 优先权日2010年6月2日
发明者刘杰, 吕治忠, 彭彩珍, 赵廷胜, 钟功祥, 阳玲 申请人:西南石油大学