高尔夫式气举球气举采油智能控制方法及系统与流程

1.本发明涉及气举采油技术领域，具体而言，涉及一种高尔夫式气举球气举采油智能控制方法及系统。


背景技术：

2.目前，国内外常用的气举采油装置，一种方式是依靠从地面注入井内的高压气体与油层产生流体在井筒中的混合，利用气体的膨胀使井筒中的混合液密度降低，将流入到井内的原油举升到地面；另一种方式是利用高压气体将气举球沿管柱泵送至井底，然后靠高压气体和气举球的推力将油举升至地面。但是，由于油层通常位于上千米的地下，随着油气的不断采出，井下环境复杂多变，例如井底压力、井底温度以及流体流速等常发生变化，而传统的气举采油装置无法实时获取井下各条件的变化情况，进而无法对注入高压气体的泵入速度或气举球的投球频率进行及时调整，从而影响气举采油效率。
3.申请内容
4.本发明提供了一种高尔夫式气举球气举采油智能控制方法及系统，配合相应的装置，能够有效实现根据井下的实时情况，对投球频率以及高压气体注入压力进行自动调整，从而提高气举采油效率。
5.本发明的实施例通过以下技术方案实现：
6.本发明第一方面提供了一种高尔夫式气举球气举采油智能控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.s1、采集井下的数据；
8.s2、根据步骤s1所采集的数据，调整球控装置的投球频率和高压气源的注气压力。
9.本发明第二方面提供了一种高尔夫式气举球气举采油智能控制系统，包括：
10.第一传感器，用于采集动态位置数据；
11.信号触发单元，用于激发第一传感器，使其发出信号；
12.无线信号接收器，用于接收第一传感器发射的无线信号并转换为数字信号；
13.智能控制器，用于接收无线信号接收器输出的数字信号，生成操控指令；
14.执行模块，用于将智能控制器输出的操控指令转换为球控装置投球自动操作、高压气源注气自动操作。
15.本发明第三方面提供了一种气举采油装置，前述高尔夫式气举球气举采油智能控制系统植入与本气举采油装置中，用以实现前述高尔夫式气举球气举采油智能控制方法，具体地，包括：球控装置、三汇管和高尔夫式气举球；
16.所述高尔夫式气举球设置于三汇管内，所述三汇管包括送气管、举升管和尾管，所述送气管和所述举升管分别与所述球控装置连接；
17.所述球控装置的一侧安装有进气管，所述进气管与所述送气管连通，在所述进气管的端部连接有高压气源，在所述进气管上安装有第一电磁阀，所述球控装置的另一侧安装有输油管，在所述输油管上安装有第二电磁阀；
18.所述高尔夫式气举球的球体呈空心状，在所述球体的侧壁上开设有通孔，在所述球体的外侧壁上设有若干凸起，在所述球体的内侧壁上设有软质层，在所述软质层内埋设有第一传感器，所述球控装置内设有智能控制器和无线信号接收器，所述无线信号接收器用于接收所述第一传感器发出的信号，所述无线信号接收器的信号输出端与所述智能控制器的第一信号输入端连接，所述智能控制器的第一信号输出端与所述第一电磁阀的信号输入端连接，所述智能控制器的第二信号输出端与所述第二电磁阀的信号输入端连接，所述智能控制器的第三信号输出端与所述球控装置的信号输入端连接。
19.本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
20.本发明所提供的高尔夫式气举球气举采油智能控制方法及系统，通过实时采集井下的温度、压力和速度等数据，以此为依据，调整地面上的球控装置的投球频率以及高压气源的注气压力，从而提升气举采油效率，并且，本系统还能够实现数据远程传输以及远程控制，智能且高效。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
22.图1为本发明提供的高尔夫式气举球气举采油智能控制方法的方法框图；
23.图2为本发明提供的高尔夫式气举球气举采油智能控制系统的结构框图；
24.图3为本发明实施例1所提供的高尔夫式气举球的结构示意图；
25.图4为图3所示高尔夫式气举球的内部结构示意图；
26.图5为本发明实施例1所提供的气举采油装置的结构示意图；
27.图6为图5所示气举采油装置中的减压仓的结构示意图；
28.图7为本发明实施例2所提供的气举采油装置的结构示意图。
29.图标：1
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球体，11
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通孔，12
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软质层，13
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第一传感器，14
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硬质尖块，2
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球控装置，21
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滤网，22
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螺旋形输球器，3
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三汇管，31
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送气管，32
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举升管，33
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尾管，34
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遮挡网，35
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信号触发单元，36
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第二传感器，37
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加热系统，4
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高尔夫式气举球，5
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减压仓，51
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光电开关，52
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第三电磁阀，6
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进气管，61
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第一电磁阀，7
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蒸汽泵，8
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输油管，81
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第二电磁阀。
具体实施方式
30.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
31.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
34.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.本具体实施方式第一方面提供了一种高尔夫式气举球气举采油智能控制方法，包括如下步骤：
36.s1、采集井下的数据；
37.s2、根据步骤s1所采集的数据，调整球控装置的投球频率和高压气源的注气压力。
38.进一步地，在步骤s1中，所述数据为动态位置数据或静态位置数据。
39.其中，采用第一传感器采集动态位置数据，第一传感器埋设在高尔夫式气举球的内部，当高尔夫式气举球移动至三汇管的尾管处时，安装在尾管处的信号激发单元激发第一传感器，使其发出信号，将数据传输至地面。
40.其中，采用第二传感器采集静态位置数据，该第二传感器固定安装在三汇管的尾管处，可实时监测采集尾管处的情况。
41.当关闭第二传感器时，可仅利用第一传感器采集数据，当高尔夫式气举球内未设置第一传感器时，可仅利用第二传感器采集数据。
42.进一步地，所述动态位置数据包括压力、温度和速度。
43.所述静态位置数据包括压力、温度和速度。
44.进一步地，若：压力为x，温度为y，速度为z。
45.则：球控装置的投球频率为a，高压气源的注气压力为b。
46.即针对不同的井下条件(压力、温度和速度)，都有对应的投球频率和注气压力。
47.本具体实施方式第二方面提供了一种高尔夫式气举球气举采油智能控制系统，用于实现如权利要求1
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4任一项所述的高尔夫式气举球气举采油智能控制方法，其特征在于，包括：
48.第一传感器，用于采集动态位置数据，该第一传感器设置于高尔夫式气举球的内部；
49.信号触发单元，用于激发第一传感器，使其发出信号，该信号触发单元设置在三汇管的尾管处，当高尔夫式气举球移动到尾管处时，信号触发单元激活高尔夫式气举球内的第一传感器，第一传感器将采集到的数据以无线信号的形式发送出去；
50.无线信号接收器，用于接收第一传感器发射的无线信号并转换为数字信号；
51.智能控制器，用于接收无线信号接收器输出的数字信号，生成操控指令；
52.执行模块，用于将智能控制器输出的操控指令转换为球控装置投球自动操作、高压气源注气自动操作。
53.进一步地，第一传感器包括：第一压力感应单元、第一温度感应单元和第一速度感应单元。
54.进一步地，针对所述智能控制器，接收到的数字信号与输出的控制指令一一相匹配。
55.进一步地，系统还包括第二传感器，用于采集静态位置数据。
56.进一步地，系统还包括操控面板，用于显示系统状态与输入操控数据。
57.进一步地，系统还包括信号发射接收模块，用于将采集的动态位置数据通过无线信号的方式发送至平台或陆地，还用于接收来自平台或陆地发出的控制指令。
58.本具体实施方式第三方面提供了一种气举采油装置，前述高尔夫式气举球气举采油智能控制系统植入与本气举采油装置中，用以实现前述高尔夫式气举球气举采油智能控制方法，包括：球控装置、三汇管和高尔夫式气举球；
59.高尔夫式气举球设置于三汇管内，三汇管包括送气管、举升管和尾管，送气管和举升管分别与球控装置连接；
60.球控装置的一侧安装有进气管，进气管与送气管连通，在进气管的端部连接有高压气源，在进气管上安装有第一电磁阀，球控装置的另一侧安装有输油管，在输油管上安装有第二电磁阀；
61.高尔夫式气举球内设有第一传感器，球控装置内设有智能控制器和无线信号接收器，在智能控制器上设有执行模块，无线信号接收器用于接收第一传感器发出的信号，无线信号接收器的信号输出端与智能控制器的第一信号输入端连接，智能控制器的第一信号输出端与第一电磁阀的信号输入端连接，智能控制器的第二信号输出端与第二电磁阀的信号输入端连接，智能控制器的第三信号输出端与球控装置的信号输入端连接。
62.进一步地，高尔夫式气举球的球体呈空心状，在球体的侧壁上开设有通孔，在球体的内侧壁上设有软质层(橡胶层)，第一传感器埋设于软质层内，在球体的外侧壁上设有若干凸起，该凸起为软质毛刺或硬质尖块。
63.进一步地，高尔夫式气举球的球体的直径小于三汇管的内径。
64.进一步地，在所述三汇管中，所述尾管靠近所述举升管的端部设有遮挡网。
65.进一步地，在尾管靠近举升管的端部设有第二传感器和信号触发单元。
66.本具体实施方式提供以下实施例，将系统植入于装置中，以实现方法，具体如下：
67.实施例1
68.如图1
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6所示，本实施例首先提供了一种高尔夫式气举球，包括球体1，球体1呈空心状，在球体1的侧壁上开设有通孔11，在球体1的内侧壁上设有软质层12(橡胶层)，在该软质层12内埋设有第一传感器13(可同时监测压力、温度和速度的集成传感器)，在球体1的外侧壁上设有若干硬质尖块14，当球体1在三汇管3中移动时，球1与三汇管3的内壁发生碰撞，硬质尖块14可将三汇管内壁上的积蜡清理掉。
69.其次，本实施例还提供了一种气举采油装置，在本装置中植入了高尔夫式气举球气举采油智能控制系统，本装置具体包括：球控装置2、三汇管3和实施例1或实施例2所述的高尔夫式气举球4；高尔夫式气举球4设置于三汇管3内，高尔夫式气举球4的直径小于三汇
管3的内径，三汇管3包括送气管31、举升管32和尾管33，送气管31和举升管32分别与球控装置2连接，尾管33靠近举升管32的端部设有遮挡网34和信号触发单元35；
70.球控装置2的一侧安装有减压仓5，在减压仓5内设有光电开关51，在减压仓5上安装有进气管6，三汇管3的送气管31与减压仓5连通，在进气管6的端部连接有蒸汽泵7，在进气管6上安装有第一电磁阀61，球控装置2的另一侧安装有输油管8，在输油管8上安装有第二电磁阀81，在减压仓5靠近球控装置2的一侧设有第三电磁阀52，在球控装置2的内部设有滤网21，滤网21由两个半圆成一定夹角组成(在本实施例中，夹角为120
°
)，即滤网21四周边部的高度与送气管31端部的高度相平，两个半圆连接处即为滤网21的中轴线，该中轴线的高度低于送气管31端部的高度，在滤网21的上方还设有螺旋形输球器22，该螺旋形输球器22的轴线与滤网的中轴线平行，如此可使得散布于滤网表面的高尔夫式气举球4向滤网21的中轴线处汇聚，即高尔夫式气举球4能够滚动至螺旋形输球器22的正下方；
71.高尔夫式气举球4内设有第一传感器13，球控装置2内设有智能控制器和无线信号接收器，无线信号接收器用于接收第一传感器发出的信号，智能控制器的第一信号输入端与无线信号接收器的信号输出端连接，智能控制器的第二信号输入端与光电开关51的信号输出端连接，智能控制器的第一信号输出端与第一电磁阀61的信号输入端连接，智能控制器的第二信号输出端与第二电磁阀81的信号输入端连接，智能控制器的第三信号输出端与球控装置2的信号输入端连接(具体为智能控制器的第三信号输出端与球控装置2中的螺旋形输球器22的信号输入端连接)，智能控制器的第四信号输出端与第三电磁阀51的信号输入端连接，智能控制器还连接有信号发射接收模块，用于将采集的动态位置数据通过无线信号的方式发送至平台或陆地，还用于接收来自平台或陆地发出的控制指令。
72.上述实施例1所提供的气举采油装置的工作原理如下：
73.螺旋形输球器22转动，驱使高尔夫式气举球4滚动至减压仓5内，当光电开关51检测到高尔夫式气举球4之后向智能控制器发出信号，智能控制器发出指令，螺旋形输球器22停止转动，即停止输球，第三电磁阀52关闭，即关闭球控装置2与减压仓5之间的通道，第一电磁阀61开启，即蒸汽泵7向减压仓5内注气，高尔夫式气举球4被蒸汽推送至三汇管3的送气管31中，蒸汽推动高尔夫式气举球4下移，当其移动到送气管31与尾管33的交汇处时，将尾管33中溢出的油顺着举升管32推送，当高尔夫式气举球4将油从举升管32端部推出后，油经滤网21漏到球控装置2下部，然后经输油管8输送出，高尔夫式气举球4在滤网21上滚动，再次被螺旋形输球器22推至三汇管3的送气管内，若干个高尔夫式气举球4如此循环，即达到举升油气的目的。
74.其中，在减压仓5环节，当光电开关51检测到高尔夫式气举球4离开减压仓5之后，向智能控制器发出信号，智能控制器发出指令，第一电磁阀61关闭，即蒸汽泵7停止向减压仓5内注气，第三电磁阀52开启，即开启球控装置2与减压仓5之间的通道，螺旋形输球器22开始转动，即开始输球，如此反复循环，即可使得高尔夫式气举球4顺利从球控装置2内转移至三汇管3的送气管31中。
75.当高尔夫式气举球4在三汇管3中移动到达尾管处时，被信号触发单元激发，球体1内部的第一传感器13检测环境的压力、温度以及球体移动的速度，并将数据实时发送至无线信号接收器，无线信号接收器将接收到的数据传输至智能控制器，智能控制器内预先设置有相关程序(例如：若压力为x，温度为y，速度为z时，则投球频率为a，蒸汽输入压强为b)，
智能控制器向螺旋形输球器22发出指令，调整其转速(即控制投球频率)，智能控制器向第一电磁阀61发出指令，调整气体流量大小(即控制蒸汽输入压强)，如此即可实现根据井底情况实时调整投球频率和气体输入压强，从而有效提升采油效率，另外，由于设置有信号发射接收模块，工作人员可以远程(例如在平台或陆地)接收关于井底情况的数据，并针对具体的井底情况在远程发送相应的指令信号，信号发射接收模块在接收到指令信号后传输给智能控制器，以此实现远程实时调整投球频率和气体输入压强的目的，并且实现了多个设备的集中控制。
76.实施例2
77.如图7所示，作为实施例1的一种替代方案，其余特征与实施例1相同，所不同之处在于，在尾管33靠近举升管32的端部设有第二传感器36和加热系统37。
78.实施例1通过埋设在高尔夫式气举球内的第一传感器采集动态位置数据，本实施例2通过第二传感器采集静态位置数据，作用相同，均为井底变化情况，本实施例2的优点在于可以不用再高尔夫式气举球内埋设第一传感器即可达到获取井下复杂环境情况的目的，方便高效。
79.加热系统37可以为电缆和发热体的组合设备，用于对尾管附近的环境进行加热，以此软化稠油，减轻气举球举升稠油的困难度。
80.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。