套管气收集装置及使用方法与流程

本发明涉及油气集输技术领域，具体涉及一种套管气收集装置及使用方法。

背景技术：

油田油井采油过程中，将会从套管与油管之间的环形空间挥发分离出一定的油井天然气，也称套管气。这些套管气一部分积聚在油套空间，使油井内液面下降，令油井有效生产压差降低，产能下降；另一部分随液流进入抽油泵泵腔，挤占一定的泵腔空间，影响抽油泵效率，严重时会发生“气锁”现象，使抽油泵无法工作，严重影响油井正常生产和效率，如果外排又会造成对大气的污染，同时也浪费了宝贵而不可再生的清洁资源形成了恶性循环。目前成熟应用的产品多为定压放气阀，其具有成本低、结构简单等特点，采用定压放气阀直接收集到生产系统中时，从定压放气阀出口到系统的管线特别容易积存液体，在冬季生产中极易凝结造成堵塞，就是定压放气阀打开了气压也很难将管线中的凝结的积液顶通。虽然为了克服这一弊端尽量将定压放气阀和系统的距离缩短，但是这一现象依然经常发生。一旦顶不开这段凝结物，套管气也就没法正常的进行收集了，因此急需一种克服上述缺陷的套管气收集装置。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种套管气收集装置及使用方法，能够保证定压放气阀的正常开闭，避免堵塞管路而使套管气无法收集，同时降低地层生产压力，可以最大限度的回收套管气，提高了生产效益。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种套管气收集装置，包括套管气进口管线、采出液进口管线，所述套管气收集装置还包括缓冲罐、气液输出管线，所述套管气进口管线与所述缓冲罐的顶部连接并伸进其内部，所述缓冲罐的一侧壁中间部位连通所述采出液进口管线，所述缓冲罐的底部连接所述气液输出管线，所述气液输出管线上设置油气混输泵，所述缓冲罐的内部固定有输气管，所述输气管的一端伸进所述气液输出管线内，所述输气管的另一端靠近所述缓冲罐的顶部设置；

所述套管气进口管线上沿远离缓冲罐的方向依次设有第一单向阀、电磁阀、第一调节阀、定压放气阀，所述电磁阀和第一调节阀之间、第一调节阀和定压放气阀之间的套管气进口管上分别连接有至少一个u型管，所述u型管的底部中心部位连通呈圆锥台型结构的储液箱，所述储液箱的底部安装有密封盖。

优选的是，所述套管气进口管线远离缓冲罐的一端连接套管气出气口，所述套管气出气口上连接抽气泵，所述采出液进口管线上设有第二调节阀和第二单向阀，所述采出液进口管线远离缓冲罐的一端连接抽油泵。

在上述任一方案中优选的是，所述油气混输泵输入端一侧的气液输出管线上设置第三调节阀，所述油气混输泵的输出端一侧的气液输出管线上设置第四调节阀和第三单向阀。

在上述任一方案中优选的是，所述缓冲罐的顶部连通有安全输出管，所述安全输出管上连接有安全阀。

在上述任一方案中优选的是，所述储液箱上设置液面高度检测组件，所述液面高度检测组件包括液位传感器、溢流管、检测管，所述溢流管的一端固定在所述储液箱侧壁的顶部并其连通，所述溢流管的另一端与所述检测管连接，所述检测管内设置所述液位传感器，所述检测管的底部设有密封塞。

在上述任一方案中优选的是，所述溢流管倾斜设置，所述溢流管远离储液箱的一端低于与储液箱连接的一端。

在上述任一方案中优选的是，所述缓冲罐为高压储液罐，所述缓冲罐内的工作压力大于套管气进口管线内气体的压力。

在上述任一方案中优选的是，所述套管气收集装置还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括控制器、can收发器、计算机、报警器，所述液位传感器、can收发器均与控制器连接，所述计算机与所述can收发器连接，所述报警器与所述计算机连接，所述报警器设置在计算机的一侧。

在上述任一方案中优选的是，所述缓冲罐的顶部内设置压力传感器，所述压力传感器、安全阀、抽油泵、抽气泵、油气混输泵均与所述控制器连接。

本发明还包括一种套管气收集装置的使用方法，适用于上述任一项所述的套管气收集装置，具体包括以下步骤：

步骤s1，检测套管气收集装置整体的密闭性，检测气液输出管线、采出液进口管线、套管气进口管线上相对应的第三调节阀、第三单向阀、第二调节阀、第二单向阀、第一单向阀、第一调节阀、定压放气阀是否损坏和能否正常工作；

步骤s2，打开油气混输泵，油液经采出液进口管线进入到缓冲罐内，同时套管气通过套管气进口管线和u型管从缓冲罐的顶部进入缓冲罐内，缓冲罐内的套管气经输气管进入气液输出管线内，实现油液和套管气共同通过油气混输泵传送向生产系统；

步骤s3，套管气中携带的液体通过u型管积存在储液箱内，在套管气的流通中，储液箱内的液体逐渐增多，当液体液面高度升高到溢流管位置时，液体经溢流管进入检测管内，液位传感器对检测管内的液位进行检测，并将检测的信息向控制器发送，控制器将通讯信息无线传送至can收发器，can收发器将通讯信息传送至计算机，通过计算机上的显示屏进行显示需要释放液体的储液箱的位置信息，并通过报警器进行报警，提醒工作人员进行拆卸释放积存液体，实现定期检修功能；

步骤s4，压力传感器实时检测缓冲罐内的压力并传送至控制器与设定值进行比较，当缓冲罐的内压力大于预设压力数值范围时，压力传感器将压力信号传送至控制器，控制器控制电磁阀、抽油泵、抽气泵同时关闭，油气混输泵继续将缓冲罐内的油气吸走，直到缓冲罐内的压力处于预设压力数值范围内，控制器控制电磁阀打开，抽油泵、抽气泵重新开始工作，当压力传感器检测的缓冲罐内的压力小于预设压力数值范围时，控制器控制油气混输泵关闭。

与现有技术相比，本发明提供的套管气收集装置及使用方法具有以下有益效果：

1、通过将套管气进口管线的输出端设置在缓冲罐的顶部，可以使套管气进口管线内的一部分液体在自身重力作用下直接流进缓冲罐内，避免在冬季积存结冰而堵塞套管气进口管线，无需借助任何外力，并且在套管气进口管线上设置u型管，在u型管的底部设置储液箱，可以使u型管内的液体直接进入储液箱内而达到液体无法在u型管内积存，同样保证了套管气进口管线的贯通，也无需借助任何外力，成本低，具有结构简单、使用方便的优点；

2、通过在缓冲罐内设置输气管，通过油气混输泵能够将套管气和油液混合输出到生产系统中，由于油气混输泵对套管气进口管线内的气体有一定的吸力，可以降低地层生产压力，降低开采层的流动阻力，从而保证在油井生产压差降低的情况下定压放气阀同样能够正常启闭，可以最大限度的回收套管气，提高产液量；

3、通过在u型管内设置液面高度检测组件、控制器、can收发器，可以自动检测储液箱内的液面高度，当液位传感器检测到检测管内液体液位时，即达到了储液箱内液面的设定高度，并通过报警器进行报警提醒，同时从显示屏上显示需要释放液体的储液箱的位置信息，从而使工作人员找准位置及时处理，实现工作人员定期维修的功能，避免积存液体堵塞u型管而使套管气无法通过，并且通过压力传感器实时检测缓冲罐内的压力，并通过控制器控制电磁阀、抽油泵和抽气泵关闭，保证了缓冲罐内压力在预设压力值范围内，提高了安全性；

4、将储液箱设置为圆锥台结构，并且储液箱与套管气进口管线连接部位的直径最小，在储液箱内的液体结块的情况下，方便结块从储液箱内排出；

5、通过设置第一单向阀，可以防止缓冲罐的液体流向套管气进口管线内，起到保护作用。

附图说明

图1为本发明提供的套管气收集装置的一优选实施例的整体结构示意图；

图2为图1所示实施例中a-a的局部放大图；

图3为图1所示实施例的电路框图；

图4为控制器的电路图。

图中标注说明：1、缓冲罐；2、安全输出管；3、安全阀；4、第一单向阀；5、u型管；6、第一调节阀；7、定压放气阀；8、套管气进口管线；9、储液箱；10、采出液进口管线；11、第二调节阀；12、第二单向阀；13、输气管；14、第三调节阀；15、第三单向阀；16、油气混输泵；17、第四调节阀；18、气液输出管线；19、液位传感器；20、溢流管；21、检测管；22、电磁阀。

具体实施方式

为了更进一步了解本发明的发明内容，下面将结合具体实施例详细阐述本发明。

如图1-4所示，按照本发明的套管气收集装置及使用方法的一实施例，包括套管气进口管线8、采出液进口管线10，所述套管气收集装置还包括缓冲罐1、气液输出管线18，所述套管气进口管线8与所述缓冲罐1的顶部连接并伸进其内部，所述缓冲罐1的一侧壁中间部位连通所述采出液进口管线10，所述缓冲罐1的底部连接所述气液输出管线18，所述气液输出管线18上设置油气混输泵16，油气混输泵16将气液输送至生产系统，所述缓冲罐1的内部固定有输气管13，所述输气管13的一端伸进所述气液输出管线18内，所述输气管13的另一端靠近所述缓冲罐1的顶部设置；

所述套管气进口管线8上沿远离缓冲罐1的方向依次设有第一单向阀4、电磁阀22、第一调节阀6、定压放气阀7，所述电磁阀22和第一调节阀6之间、第一调节阀6和定压放气阀7之间的套管气进口管线上分别连接有至少一个u型管5，所述u型管5的底部中心部位连通呈圆锥台型结构的储液箱9，所述储液箱9的底部安装有密封盖。

所述套管气进口管线8远离缓冲罐1的一端连接套管气出气口，所述套管气出气口上连接抽气泵，所述采出液进口管线10上设有第二调节阀11和第二单向阀12，所述采出液进口管线远离缓冲罐的一端连接抽油泵。

所述油气混输泵输入端一侧的气液输出管线上设置第三调节阀14，所述油气混输泵的输出端一侧的气液输出管线上设置第四调节阀17和第三单向阀15。

所述缓冲罐1的顶部连通有安全输出管2，所述安全输出管2上连接有安全阀3，用于排气，防止缓冲罐内压力过大而造成爆炸。

所述储液箱9的底部直径大于顶部直径，所述储液箱9上设置液面高度检测组件，所述液面高度检测组件包括液位传感器19、溢流管20、检测管21，所述溢流管的一端固定在所述储液箱侧壁的顶部并其连通，所述溢流管的另一端与所述检测管连接，所述检测管内设置所述液位传感器，所述检测管的底部设有密封塞。

所述溢流管倾斜设置，所述溢流管远离储液箱的一端低于与储液箱连接的一端，方便液体从溢流管内流入检测管内而不在溢流管内积存。

所述缓冲罐1为高压储液罐，所述缓冲罐1内的工作压力大于套管气进口管线8内气体的压力。

所述定压放气阀7、第一单向阀4、第二单向阀12、第三单向阀15均为不锈钢材质制成。

所述套管气收集装置还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括控制器、can收发器、计算机、报警器，所述液位传感器、can收发器均与控制器连接，所述计算机与所述can收发器连接，所述报警器与所述计算机连接，所述报警器设置在计算机的一侧，所述控制器可以为mcu微控器或plc控制器(s7-200)。

所述缓冲罐的顶部内设置压力传感器，所述压力传感器、安全阀、抽油泵、抽气泵、油气混输泵均与所述控制器连接。

所述输气管13的两侧壁顶部分别固定有连接杆，所述连接杆与所述缓冲罐1的内壁固定连接。

本发明还包括一种套管气收集装置的使用方法，具体包括以下步骤：

步骤s1，检测套管气收集装置整体的密闭性，检测气液输出管线、采出液进口管线、套管气进口管线上相对应的第三调节阀、第三单向阀、第二调节阀、第二单向阀、第一单向阀、第一调节阀、定压放气阀是否损坏和能否正常工作；

步骤s2，打开油气混输泵，油液经采出液进口管线进入到缓冲罐内，同时套管气通过套管气进口管线和u型管从缓冲罐的顶部进入缓冲罐内，缓冲罐内的套管气经输气管进入气液输出管线内，实现油液和套管气共同通过油气混输泵传送向生产系统；

步骤s3，套管气中携带的液体通过u型管积存在储液箱内，在套管气的流通中，储液箱内的液体逐渐增多，当液体液面高度升高到溢流管位置时，液体经溢流管进入检测管内，液位传感器对检测管内的液位进行检测，并将检测的信息向控制器发送，控制器将通讯信息无线传送至can收发器，can收发器将通讯信息传送至计算机，通过计算机上的显示屏进行显示需要释放液体的储液箱的位置信息，并通过报警器进行报警，提醒工作人员进行拆卸释放积存液体，实现定期检修功能，油液在向缓冲罐内输送过程中，油液的液面高度小于输气管的高度，防止油液将输气管淹没而使输气管堵住无法传送套管气；

步骤s4，压力传感器实时检测缓冲罐内的压力并传送至控制器与设定值进行比较，当缓冲罐的内压力大于预设压力数值范围时，压力传感器将压力信号传送至控制器，控制器控制电磁阀、抽油泵、抽气泵同时关闭，油气混输泵继续将缓冲罐内的油气吸走，直到缓冲罐内的压力处于预设压力数值范围内，控制器控制电磁阀打开，抽油泵、抽气泵重新开始工作，当压力传感器检测的缓冲罐内的压力小于预设压力数值范围时，预设压力数值可以根据工作环境而设定，控制器控制油气混输泵关闭，起到防止油气混输泵抽空的危险。

本实施例的工作原理：打开油气混输泵，油液经采出液进口管线进入到缓冲罐内，同时套管气通过套管气进口管线和u型管从缓冲罐的顶部进入缓冲罐内，缓冲罐内的套管气经输气管进入气液输出管线内，缓冲罐内的油液和套管气同时传送向生产系统，流经u型管的套管气中携带的部分液体流进储液箱内，随着液体的积存，储液箱内的液面逐渐增高，当液面升高到溢流管所在位置时，液体经溢流管进入检测管内，并经液位传感器进行检测，液位传感器将检测的液位信号发送给控制器，控制器将信号发送至can收发器，can收发器将通讯信号传送至计算机内，通过报警器报警的同时，在计算机上的显示屏中显示储液管所在的位置信息，实现定位准确、检修方便的功能，检修时，只要将储液箱上的密封盖和检测管上的密封塞拆下，液体从储液箱和检测管内流出，即将液体排出，避免液体将u型管堵塞，保证套管气的顺利通过，当缓冲罐内的压力大于预设压力值时，压力传感器将信号传送至控制器，控制器控制电磁阀、抽油泵关闭，油气混输泵继续将缓冲罐内的油和气输送出去，直到缓冲罐内的压力下降到预设压力值一下，控制器重新打开抽油泵、抽气泵进行油和气的输送。

与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：

通过将套管气进口管线的输出端设置在缓冲罐的顶部，可以使套管气进口管线内的一部分液体在自身重力作用下直接流进缓冲罐内，避免在冬季积存结冰而堵塞套管气进口管线，无需借助任何外力，并且在套管气进口管线上设置u型管，在u型管的底部设置储液箱，可以使u型管内的液体直接进入储液箱内而达到液体无法在u型管内积存，同样保证了套管气进口管线的贯通，也无需借助任何外力，成本低，具有结构简单、使用方便的优点。

本领域技术人员不难理解，本发明的套管气收集装置及使用方法包括上述本发明说明书的发明内容和具体实施方式部分以及附图所示出的各部分的任意组合，限于篇幅并为使说明书简明而没有将这些组合构成的各方案一一描述。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。