一种利用毛细管单向阀控制起泡剂加注装置及其方法
【专利摘要】本发明涉及的是一种利用毛细管单向阀控制起泡剂加注装置及方法，其中的利用毛细管单向阀控制起泡剂加注装置包括毛细管、井下单向阀、储液罐、气控单向阀、控制器、压力传感器，储液罐通过管线连接至气井井口装置的油套环空，该管线上设置气控单向阀，油套环空内悬挂毛细管，毛细管的下端抵达气井气层中下部，毛细管下端安装一个井下单向阀；油套环空内安装压力传感器，压力传感器连接控制器，控制器连接气控单向阀，控制器的显示装置设置在储液罐上设置的仪表盘上。本发明利用毛细管连接井下单向阀控制泡排剂的加注时机和加注量，排出积液实现气井连续生产的目的。
【专利说明】一种利用毛细管单向阀控制起泡剂加注装置及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及气田开发领域，特别涉及一种利用单向阀自动控制起泡剂加注的方 法，适用于油管、套管环空连通的积液气井，具体涉及一种利用毛细管单向阀控制起泡剂加 注装置及方法。
【背景技术】
[0002] 气井井筒存在积液，无疑影响其正常生产，同时污染气层，进一步降低气井产能。 因此，在气井生产过程中，及时排出积液，确保气井连续生产能力，至关重要。目前，排水采 气方法众多，应用最为广泛的主要是泡沫排水采气。原因在于泡沫排水采气工艺操作简单 方便、成本低廉、增产效果明显。
[0003] 泡沫排水采气工艺在现场实施主要通过泡排车泵注、平衡罐滴注、泡排棒/球自 动定期投放等多种方式实现。这些措施都需要人为判断井底积液量，估算泡排剂加注量，设 定泡排剂/棒/球的加注间隔等，存在一定不确定性，在加注时机和加注量上存在一定盲目 性。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种利用毛细管单向阀控制起泡剂加注装置，这种利用毛细 管单向阀控制起泡剂加注装置用于解决气井井筒起泡剂加注时机和加注量上存在一定盲 目性的问题，本发明的另一个目的是提供这种利用毛细管单向阀控制起泡剂加注装置的方 法。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种利用毛细管单向阀控制起泡剂 加注装置包括毛细管、井下单向阀、储液罐、气控单向阀、控制器、压力传感器，储液罐通过 管线连接至气井井口装置的油套环空，该管线上设置气控单向阀，油套环空内悬挂毛细管， 毛细管的下端抵达气井气层中下部，毛细管下端安装一个井下单向阀；油套环空内安装压 力传感器，压力传感器连接控制器，控制器连接气控单向阀，控制器的显示装置设置在储液 罐上设置的仪表盘上。
[0006] 上述利用毛细管单向阀控制起泡剂加注装置控制起泡剂加注方法： 气井生产过程中，井下单向阀上下压力平衡，井下单向阀处于长关状态，当气井底部开 始积液后，底部压力逐渐增大，当积液高度达到某一个值后，井下单向阀下部压力与其上方 压力差值大于井下单向阀的设定压力后，井下单向阀开启，同时压力传感器将此时的压力 信号传送给控制器，控制器控制气控单向阀开启，储液罐自动将设定的起泡剂量通过毛细 管加注到气井油套环空底部，加注量达到设定值后气控单向阀关闭，积液和起泡剂发生反 应后被气体携带出井口，井下单向阀下方压力降低，逐渐与上方压力持平，随即井下单向阀 关闭。
[0007] 本发明具有以下有益效果： 本发明利用毛细管连接井下单向阀控制泡排剂的加注时机和加注量，加注量为事先计 算后并设定的，单向开关阀在液柱高度附加压力的作用下，从而控制泡排剂的加注时机和 加注量，排出积液实现气井连续生产的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图1是本发明的连接示意图。
[0009] 图中：1.毛细管，2.井下单向阀，3.储液罐，4.气控单向阀，5.油套环空，6.气井 井口装置，7.仪表盘。
【具体实施方式】
[0010] 下面对本发明作进一步的说明： 如图1所示，这种利用毛细管单向阀控制起泡剂加注装置包括毛细管1、井下单向阀2、 储液罐3、气控单向阀4、控制器、压力传感器，储液罐3通过管线连接至气井井口装置6的 油套环空5,该管线上设置气控单向阀4,油套环空5内悬挂毛细管1，毛细管1的下端抵达 气井气层中下部，毛细管1下端安装一个井下单向阀2,井下单向阀2在一定压力条件下自 动开关，毛细管1将起泡剂注入到井底，实现起泡剂加注；油套环空5内安装压力传感器，压 力传感器安装在靠近井下单向阀处，压力传感器的安装采用公知技术即可完成，压力传感 器连接控制器，控制器连接气控单向阀4,控制器的显示装置设置在储液罐3上设置的仪表 盘7上，实现加注时机与加注量的设置和显示，储液罐3储存大量起泡剂，气控单向阀4实 现储液罐3自动开关，起泡剂流出储液罐3。气控单向阀4也可以选择其它自控单向阀。
[0011] 上述利用毛细管单向阀控制起泡剂加注装置控制起泡剂加注方法： 气井生产过程中，井下单向阀2上下压力平衡，井下单向阀2处于长关状态，当气井底 部开始积液后，底部压力逐渐增大，当积液高度达到某一个值后，井下单向阀2下部压力与 其上方压力差值大于井下单向阀2的设定压力后，井下单向阀2开启，同时压力传感器将此 时的压力信号传送给控制器，控制器控制气控单向阀4开启，储液罐3自动将设定的起泡剂 量通过毛细管1加注到气井油套环空5底部，加注量达到设定值后气控单向阀4关闭，积液 和起泡剂发生反应后被气体携带出井口，井下单向阀2下方压力降低，逐渐与上方压力持 平，随即井下单向阀2关闭。
[0012] 1)起泡剂加注时机： 单向阀设定压力值=尸2 -尸1 2 /1#⑴ 其中，Pl--单向阀上方压力； P2--单向阀下方压力； P一一井筒液体密度； h一一井筒内液体高度。
[0013] 2)起泡剂加注量根据积液高度确定。
[0014] 井下单向阀2开启压力已知，操作人员根据式（1)计算出积液高度、积液量，即可 按照加注的该起泡剂与积液的配比关系计算出所需的起泡剂加注量，这些都可以在储液罐 3的仪表盘7上确定并显示出来。
[0015] 气井内不积液的初始状态：井下单向阀2上方压力Pl与下方压力P2持平，井下单 向阀2处于关闭状态。
[0016] 气井开始积液：积液高度逐渐增加，井下单向阀下方压力P2逐渐增大，上方压力 Pl不变，P2-P1压差逐渐增大，当增大到一定量(井下单向阀设定压力)后，井下单向阀开启， 气控单向阀4打开，储液罐仪表计算设定的足量起泡剂随着油套环空内的毛细管1流经井 下单向阀2后注入井底。
[0017] 气井内积液排出后的最终状态：积液与起泡剂发生化学反应，产生大量泡沫，降低 了液体密度，随之被气体带出井口。气井内积液排出后，井下单向阀下方压力P2降低到与 上方压力Pl持平，井下单向阀2关闭。
[0018] 本发明秘密进行如下实验： 假如井下单向阀开启压力为6MPa (单向阀开启压力由技术人员对气井分析、优化得 到)，则积液高度设定值为500m，井底积液约4m3。该起泡剂与积液配比为1 :10,则需要加注 起泡剂确定为〇. 4m3,仪表盘显示需加注起泡剂0. 4m3,即400L。井下单向阀2开启，气控单 向阀4开启，起泡剂缓慢注入油套环空内。加注量到400L后，气控单向阀4关闭，井下单向 阀2关闭。
【权利要求】
1. 一种利用毛细管单向阀控制起泡剂加注装置，其特征在于：这种利用毛细管单向阀 控制起泡剂加注装置包括毛细管（1)、井下单向阀（2)、储液罐（3)、气控单向阀（4)、控制 器、压力传感器，储液罐（3)通过管线连接至气井井口装置（6)的油套环空（5)，该管线上设 置气控单向阀（4)，油套环空（5)内悬挂毛细管（1)，毛细管（1)的下端抵达气井气层中下 部，毛细管（1)下端安装一个井下单向阀（2);油套环空（5)内安装压力传感器，压力传感器 连接控制器，控制器连接气控单向阀（4)，控制器的显示装置设置在储液罐（3)上设置的仪 表盘（7)上。
2. -种权利要求1所述的利用毛细管单向阀控制起泡剂加注装置的加注方法，其特征 在于：气井生产过程中，井下单向阀（2)上下压力平衡，井下单向阀（2)处于长关状态，当气 井底部开始积液后，底部压力逐渐增大，当积液高度达到某一个值后，井下单向阀（2)下部 压力与其上方压力差值大于井下单向阀（2)的设定压力后，井下单向阀（2)开启，同时压力 传感器将此时的压力信号传送给控制器，控制器控制气控单向阀（4)开启，储液罐（3)自动 将设定的起泡剂量通过毛细管（1)加注到气井油套环空（5)底部，加注量达到设定值后气 控单向阀（4)关闭，积液和起泡剂发生反应后被气体携带出井口，井下单向阀（2)下方压力 降低，逐渐与井下单向阀（2)上方压力持平，随即井下单向阀（2)关闭。
【文档编号】E21B43/22GK104453813SQ201410662076
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】冯朋鑫, 黄斌, 傅程, 宋考平, 刘进祥, 张伟文, 杨兴宙 申请人:东北石油大学