一种计量间单井掺水系统及掺水方法与流程

文档序号：20703764发布日期：2020-05-12 16:06阅读：1048来源：国知局

本发明属于采油技术领域，涉及一种计量间单井掺水技术，具体为一种计量间单井掺水系统及掺水方法。

背景技术：

目前在石油的开采生产中，通常将数口油井的管线汇入一个计量(阀组)间，单(油)井的管线通常包括回油(采出原油)管线和掺水管线，其中掺水管线是通过单井掺水阀门，将掺水导向单井的井口，用于原油的集输伴热，防止原油中的石蜡析出，与单井回油混合后经回油管流回计量(阀组)间，汇集到回油汇管，流向联合站；同时，掺水管路也可以通过切换导通单井热洗阀门将热洗的高压热水导入井口套管，实施单(环)井热洗作业。

采油掺水工艺参数是采油生产中的主要工艺参数，保证掺水温度在一定的范围内，其中控制注掺温度是保证集油过程中原油的正常流动关键因素，掺水温度过高，能耗过大，掺水温度低，无法保证原油的正常流动，同时还会对油井造成蜡结等伤害。因此，控制掺水温度是在节能减排条件下，采油生产的重要工艺参数要求。

目前的掺水温度控制通常是在计量间内通过调节单井掺水阀门并结合其它相关的仪表如回油温度及井口压力等来综合进行。

通过调节单井掺水阀门开度及对应单井的回油温度、压力、流量等参数来人工判断及控制的，工艺要求通常为每四小时测量一次回油温度，并对单井掺水阀门进行调整，通常在计量间内进行，由计量间的操作工人工完成，而计量通常仅有工作日的白天有人工作，其它时间处于无人工作状态，无法动态的对回油温度进行控制，为了保证采油的正常进行，通常回油温度控制较高，控制不精准，造成过高的无关能耗，目前由于整个采油过程工艺及设备己经标准化，不可能通过改造己有设备，增加自动控制完成上述工艺过程，因此，急需一种在不改变现在工艺设备的条件下，实现自动完成掺水及回油温度控制的工艺及设备解决方案，在保证采收出液量和条件下，更精准控制掺水及回油温度。

目前的计量(阀组)间通常建造的时间较久，计量(阀组)间内的管路及设备通常为模拟式的仪表及手工操作的阀门，由于其工作性质，进行大规模的改造成为自动化的仪表及自动的执行器较为困难，因此，对于计量(阀组)间内的单井掺水工作只能通过采油工手动完成。

技术实现要素：

(一)发明目的

本发明的目的是：基于现有技术中人工掺水操作无法自动完成的现实情况，提供一种计量间单井掺水系统及掺水方法，不改变原有采油的工艺方法及设备，自动完成掺水回油温度及压力的测量，采用自动的阀门操作装置及其配套的智能相机分别完成对于单井掺水阀门的操作及回油温度掺水压力参数的读取，完成掺水工艺参数的精准控制。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种计量间单井掺水系统，其包括：水路管路机构、油路管路机构、阀门操作装置8、井口阀组、控制系统10，；水路管路机构包括一路热洗来水管路、一路掺水来水管路和多路单井掺水管路，每路单井掺水管路一端通过单井热洗阀门5连接热洗来水管路，并通过单井掺水阀门6连接掺水来水管路，另一端通向对应的井口阀组；油路管路机构包括一路通分离器管路、一路回油汇管和多路单井来油管路，通分离器管路连接分离器，回油汇管一端连接分离器，另一端连接储油容器；每路单井来油管路一端连接对应的井口阀组，另一端通过单井分离器进口阀门连接通分离器管路，并通过单井回油阀门连接回油汇管；阀门操作装置8操作所有单井热洗阀门5、单井掺水阀门6、单井分离器进口阀门和单井回油阀门，控制各阀门启闭或调节，实现各流程的阀门顺序动作执行；控制系统10向阀门操作装置8输送控制指令，控制阀门操作装置8的工作；阀门操作装置8为带有相机的可移动阀门操作装置，阀门操作装置8工作时，移动到需要操作的阀门前，通过相机读取阀门上仪表的读数并将结果传送给控制系统10，由控制系统10根据仪表读数和控制需求调整控制阀门操作装置8的工作。

其中，每路所述单井来油管路和与其连接的单井分离器进口阀门、单井回油阀门形成一路油路支路，多路油路支路并行设置，独立工作；每路油路支路中，单井分离器进口阀门和单井回油阀门二选一开启。

其中，每路所述单井掺水管路和与其连接的单井热洗阀门5、单井掺水阀门6形成一路水路支路，多路水路支路并行设置，独立工作；每路水路支路中，单井热洗阀门5和单井掺水阀门6二选一开启。

其中，所述掺水来水管路上设置掺水来水压力表3和掺水来水温度表4，实时测量掺水来水的压力和温度。

其中，每路所述单井来油管路上设置有回油温度表7，用于实时测量每个井口来油的温度。

其中，每路所述单井掺水管路与对应的井口的连接管路上设置有井口掺水阀2，阀门操作装置8控制井口掺水阀2的开启、关闭和流量调节。

其中，每路所述单井来油管路与对应的井口的连接管路上设置有井口压力表1，用于测量井口回油的压力。

其中，所述阀门操作装置8和控制系统10之间通过电缆9连接，进行信号的传送。

本发明还提供一种计量间单井掺水方法，其包括以下过程：

s1：系统定时循环启动；

p1：控制系统比较计量间室温与预设的标准操作温度，当计量间室温小于标准操作温度时，转入s43；当计量间室温大于等于标准操作温度时，转入p2；

p2：控制系统比较井口油压与预设的标准操作压力，当井口油压大于标准操作压力时，转入s6；当井口油压小于等于标准操作压力时，转入p3；

p3：控制系统比较掺水温度与预设的标准操作温度，当掺水温度小于标准操作温度时，转入s6；当掺水温度大于等于标准操作温度时，转入p4；

p4：控制系统比较掺水压力与标准操作压力，当掺水压力小于标准操作压力时，转入s6；当掺水压力大于等于标准操作压力时，转入s2；

s2：控制系统内设置的用于记录掺水阀门调节次数的循环计数器启动清零；

s3：阀门操作装置读取、记录回油温度数据、时间并传送至控制系统；

p5：控制系统比较回油温度与预设的标准温度下限，回油温度小于标准温度下限，转入s43；回油温度等于标准温度下限，转入s1；回油温度大于标准温度下限，转入p6；

p6：控制系统对回油温度与标准温度下限之差δt进行收敛判断，回油温度低于标准温度下限时，转入s43；收敛转入s41；回油温度高于标准温度上限时，转入s42；

s41：循环计数器复位，调节计数器a和调节计数器b同时复位，然后返回s1；其中，调节计数器a，调节计数器b设置在控制系统内部，调节计数器a用于记录掺水阀门调节调小的次数，连续调小的次数为a，当连续调节次数大于a时，判断调节过程为不收敛；调节计数器b用于记录掺水阀门调节调大的次数，连续调大的次数为b，当连续调节次数大于b时，判断调节过程为不收敛；当一次判定收敛后，需要将所的循环计数器、调节计数器a，调节计数器b复位，重新循环计数；

s42：调小单井掺水阀门开度，并转向s51；

s43：调大单井掺水阀门开度，并转向s52；

s51：调节计数器a+1，并转向p71；

s52：调节计数器b+1，并转向p72；

p71：调节计数器a的计数值与预设的收敛次数a进行比较，等于收敛次数a则转入s6，小于收敛次数则转入s1；

p72：调节计数器b的计数值与预设的收敛次数b进行比较，等于收敛次数b则转入s6，小于收敛次数则转入s1；

s6：记录异常情况到设备日志中；

s7：报警输出；

s8：停机。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的计量间单井掺水系统，具有以下优点：

1、提高了单井掺水精度；

2、自动完成测量，消除采油工主观测量的误差，保证数据的准确性；同时将测量人员从枯燥的工作中解脱出来，便于实现计量间的无人值守；

3、不改变现有计量间内的设备设施，无需进行改建，投资较小，实施方便；

4、通过控制系统，将现有计量(阀组)间内的离散的模拟仪表数据统一采集，为采油数字化的实现奠定了基础。

附图说明

图1为本发明实施例计量间单井掺水系统的原理图。

图2为本发明实施例计量间单井掺水系统的工作流程图。

图1中，1-井口压力表，2-井口掺水阀，3-掺水来水压力表，4-掺水来水温度表，5-单井热洗阀门，6-单井掺水阀门，7-回油温度表，8-阀门操作装置，9-电缆，10-控制系统。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

参照图1所示，本发明计量间单井掺水系统包括：水路管路机构、油路管路机构、阀门操作装置8、井口阀组、控制系统10，；水路管路机构包括一路热洗来水管路、一路掺水来水管路和多路单井掺水管路，每路单井掺水管路一端通过单井热洗阀门5连接热洗来水管路，并通过单井掺水阀门6连接掺水来水管路，另一端通向对应的井口阀组；油路管路机构包括一路通分离器管路、一路回油汇管和多路单井来油管路，通分离器管路连接分离器，回油汇管一端连接分离器，另一端连接储油容器；每路单井来油管路一端连接对应的井口阀组，另一端通过单井分离器进口阀门连接通分离器管路，并通过单井回油阀门连接回油汇管；阀门操作装置8操作所有单井热洗阀门5、单井掺水阀门6、单井分离器进口阀门和单井回油阀门，控制各阀门启闭或调节，实现各流程的阀门顺序动作执行；控制系统10向阀门操作装置8输送控制指令，控制阀门操作装置8的工作；阀门操作装置8为带有相机的可移动阀门操作装置，阀门操作装置8工作时，移动到需要操作的阀门前，通过相机读取阀门上仪表的读数并将结果传送给控制系统10，由控制系统10根据仪表读数和控制需求调整控制阀门操作装置8的工作。

每路单井来油管路和与其连接的单井分离器进口阀门、单井回油阀门形成一路油路支路，多路油路支路并行设置，独立工作，互不影响。每路油路支路中，单井分离器进口阀门和单井回油阀门二选一开启，不能同时开启。

每路单井掺水管路和与其连接的单井热洗阀门5、单井掺水阀门6形成一路水路支路，多路水路支路并行设置，独立工作，互不影响。每路水路支路中，单井热洗阀门5和单井掺水阀门6二选一开启，不能同时开启。

掺水来水管路用于提供低温低压水，通常选用温度为28-40℃、压力为1-2mpa的供水，低温低压水用于对井内抽出的油进行融化，为了准确了解低温低压水的参数，在掺水来水管路上设置掺水来水压力表3和掺水来水温度表4，实时测量掺水来水的压力和温度；热洗来水管路用于提供高温高压水，通常选用温度为70-75℃、压力为2-4mpa的供水，高温高压水用于在井内油量微弱暂不能抽出时进行热洗，为了准确了解高温高压水的参数，在热洗来水管路上设置来水压力表和来水温度表，实时测量热洗来水的压力和温度。

每路单井来油管路上设置有回油温度表7，用于实时测量每个井口阀组来油的温度。

每路单井掺水管路与对应的井口阀组的连接管路上设置有井口掺水阀2，阀门操作装置8控制井口掺水阀2的开启、关闭和流量调节，从而实现通向井口阀组的掺水量的精细调节，该方案多用于环井。单井掺水阀门6用于计量间内调掺水流量，多用于单井。

每路单井来油管路与对应的井口阀组的连接管路上设置有井口压力表1，用于测量井口回油的压力。

阀门操作装置8和控制系统10之间通过电缆9连接，进行信号的传送。

本实施例中，阀门操作装置8为无人值守的自动操作装置，该装置工作时，需要计量间处于封闭状态，无人员进入计量间内，由该装置自主完成巡检及操作，有无关人员进入到计量间内时，该可移动阀门操作装置处于关闭状态，当且仅当人员离开计量间后，该装置方可正常工作，通常可在计量间门上设置有防侵入开关，当房间门打开时，该开关切断安全电路，当房间门关闭后，需要授权人员恢复安全电路，系统才能工作，用来检测非授权人员的侵入，也可以用来防止该阀门操作装置在工作中对于非授权人员侵入造成的人身伤害，该可移动阀门操作装置是可以用于危险环境的符合gb3836标准要求的可移动操作装置，可适用于有危险气体环境的可移动操作装置。

可移动阀门操作装置在计量间内可获取的数据有回油温度和当前阀门的状态，结合井口回油压力、当前的季节及室内外温度，依流程处理阀门的操作。

阀门操作完毕后，将上述操作结果存入阀门操作装置的控制系统中，同时将测量结果上传到中央控制系统，供下次操作时对结果进行比较，经过若干时间后，可移动阀门操作装置进行下一次巡检循环，其巡检间隔时间由主要工艺参数确定，可以人为确定，通常巡检时间小于两小时，推动阀门操作装置对阀门的操作，可以精确的控制油井掺水量和掺水回温，从而提高能源的利用率，同时通过循环巡检的数据可以存储到控制系统中，数据的收集和分析，在无人值守的计量间中，通过自动的可移动操作装置对阀门的操作，节约了人员，提高了巡检次数，对于油井的异常情况，能够更早的及时发现，对于安全生产节能降耗具有重要意义，同时由于原油生产开采中，有大量的区域处于较为偏僻的区域，采用可自动值守的，可移动阀门操作装置可以大大的减少，还有生产中的人力成本，人员输运成本，同时无人值守的可移动阀门操作装置收集的大量数据，作为数字化油田的前端重要数据输入的前端基础数据，可移动阀门操作装置及其控制系统是油田数字化的一种有效工具及基础数据采集平台。

参照图2所示，基于上述计量间单井掺水系统，本实施例计量间单井掺水方法包括以下过程，其中阀门的启闭操作遵守先开后关的操作要点，具体步骤如下：