一种枯竭油气藏型储气库自动防盐系统及方法与流程

文档序号:33700271发布日期:2023-03-31 18:21阅读:41来源:国知局
一种枯竭油气藏型储气库自动防盐系统及方法与流程

1.本发明涉及储气库注采作业与优化技术领域,尤其涉及一种枯竭油气藏型储气库自动防盐系统及方法。


背景技术:

2.含有高矿化度地层水的枯竭油气藏改建为储气库后,在注入(干燥)天然气不断的“蒸浓”作用下,往往会在运行几个周期后开始出现不同程度的结盐现象。储气库结盐会造成天然气注采流动通道变窄甚至被完全堵塞,影响储气库的运行效率和安全。目前储气库防盐的方法主要借鉴油气藏开发阶段的经验,根据油气藏不同的结盐速度和程度,通常采取清水定期洗盐、预注入抑盐剂防盐、清水连续注入防盐、抑盐剂溶盐防盐和机械除盐等。传统应用中,对开发阶段的气井生产管柱进行清水防盐作业时,可以利用油套管来建立流体循环通道,通过环空注入清水或抑盐剂,然后再利用高速气流将溶有盐的液体从油管带出。这种方法操作简单、作业成本低、清防盐效果好,而且作业过程无需进行关井,因此,在气井防盐作业中被广泛使用。但是储气库生产井一般采用注采一体化管柱,注采管柱通常为不动管柱,油管上会设计安装有管外封隔器,使油套管相互隔绝,以保证运行安全。这样却使注入流体无法建立有效的循环体系,清水或抑盐剂只能通过油管注入,再通过油管进行反排,因此,在实施作业时必须采取关停井措施。这样的防盐手段应用于储气库时会对储气库的注采效率和正常运行造成明显的不利影响。
3.公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成己为本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素:

4.为解决上述问题,本发明提供了一种枯竭油气藏型储气库自动防盐系统,在一个实施例中,所述系统包括:
5.防盐执行机构,其配置为在储气库注气作业的过程中向储气库的高压管线中注入防盐流体;
6.信息采集模块,其配置为实时采集储气库采气作业过程中的管线气液信息和注气作业过程中防盐执行机构的管线注液信息;
7.数据分析模块,其与所述信息采集模块通信连接,配置为根据采气作业过程中的管线气液信息分析储气库当前的结盐状态,以及根据注气作业过程中防盐执行机构的管线注液信息分析防盐流体的注入状态;
8.方案决策模块,其配置为依据数据分析模块的分析结果决策防盐执行机构的启动情况和控制参数,以实现储气库的智能可控防盐。
9.优选地,一个实施例中,所述防盐执行机构包括:储液罐、流体高压管线和流体阀门;
10.所述储液罐通过流体高压管线与储气库的井下油管连接,用于储存并提供用于防盐的补液流体;
11.所述流体阀门设置在流体高压管线上,其与储液罐的下游端连接,用于通过调整阀门开度和时长实现防盐流体的可控注入。
12.进一步地,一个实施例中,所述流体高压管线包括地面高压管线和井筒高压管线,两者通过设定的井口装置互相连接,所述井筒高压管线下游端通过设定流体阀与油管连接;
13.所述流体阀门设置在储液罐与井口连接装置之间的地面高压管线上。
14.一个可选的实施例中,所述防盐执行机构还包括:
15.增压泵,其设置在流体阀门与井口连接装置之间的地面高压管线上,用于根据需求与电磁阀门合作实现管线内流体的压力控制。
16.具体地,一个实施例中,所述井口连接装置采用油气井的井口采气树装置,实现地面高压管线与井筒高压管线的专业连接。
17.一个优选的实施例中,所述井筒高压管线下游端采用高压全通径单流阀与油管进行丝扣气密封连接,其内通径与油管内径相同,内壁面上设置具有一定角度的出液孔,出液孔与单流阀的进液端单向连通。
18.进一步地,一个实施例中,所述信息采集模块包括:设置在储气库输气主管线上的气液分离装置,其位于输气主管线的下游端,用于将储气库采气作业期间产出的流体按气相和液相进行分离;
19.分离形成的气相支路继续连接输气主管线,形成的液相支路通过输液管线连接至回收罐,实现储气库采气作业时产出液体的环保收集。
20.具体地,一个实施例中,所述信息采集模块包括:气体流量计、第一压力计和第一液体流量计;
21.所述气体流量计和第一压力计均设置在储气库输气主管线上,与气液分离装置气相支路的下游端连接,所述气体流量计用于实时采集气相支路中的气体流量数据;所述第一压力计用于实时采集气相支路中的压力数据;
22.所述第一液体流量计设置在液相支路的输液管线上,与气液分离装置液相支路的下游端连接,用于实时采集液相支路中的液体流量数据。
23.可选地,一个实施例中,所述信息采集模块还包括:第二液体流量计和第二压力计;
24.所述第二液体流量计和和第二压力计均设置在防盐执行机构的地面高压管线上,与流体阀门的下游端连接,所述第二液体流量计用于实时采集防盐执行机构管线中防盐流体的流量信息;所述第二压力计用于实时采集防盐执行机构管线中的流体压力信息。
25.进一步地,一个实施例中,所述信息采集模块还包括:数据采集软件,其用于接收信息采集模块传输来的各项管线气液信息和管线注液信息并整理,传输给数据分析模块。
26.一个优选的实施例中,所述数据分析模块配置为:
27.储气库采气作业时,采用数据分析软件智能分析数据采集软件传输来的采气管线气液数据,并绘制采气作业过程中产气量与析出水量的关系曲线、日产气量与压力变化的关系曲线,结合预设的结盐报警阈值生成方案决策软件的触发指令,结合分析结果传达至
方案决策模块。
28.具体地,一个实施例中,所述数据分析模块还配置为:
29.储气库注气作业过程中防盐执行机构启动后,采用数据分析软件智能分析数据采集软件传输来的注液管线液体数据,结合原先的地层补液方案判定当前防盐执行机构的流体数据是否需要调节,若是,生成补液调节参数并结合分析结果传达至方案决策模块。
30.一个优选的实施例中,所述方案决策模块配置为:
31.收到数据分析模块的触发指令后,结合分析结果和储气库的作业模式制定匹配的地层补液方案并生成防盐执行机构的控制指令,传达至流体阀门;或
32.根据数据分析模块的补液调节参数生成防盐执行机构的调节控制指令,并传达至流体阀门。
33.基于上述任意一个或多个实施例中所述系统的其他方面,本发明还提供一种枯竭油气藏型储气库自动防盐方法,该方法包括:
34.采气信息采集步骤、通过信息采集模块实时采集储气库采气作业过程的管线气液信息;
35.采气分析步骤、根据采气作业过程中的管线气液信息并分析储气库当前的结盐状态;
36.控制决策步骤、依据采气分析步骤的分析结果和储气库的作业模式决策储气库防盐执行机构的启动运行参数;
37.注液信息采集步骤、防盐执行机构启动后,通过信息采集模块实时采集储气库注气作业过程中防盐执行机构的管线注液信息;
38.注液分析步骤、根据注气作业过程中防盐执行机构的管线注液信息分析防盐流体的注入状态;
39.调节决策步骤、依据注液分析步骤的分析结果决策防盐执行机构的调控参数,以实现储气库的智能可控防盐。
40.与最接近的现有技术相比,本发明还具有如下有益效果:
41.本发明提供的一种枯竭油气藏型储气库自动防盐系统,该系统利用防盐执行机构在储气库注气作业的过程中向储气库的高压管线中注入防盐流体,克服了现有技术对防盐场景的局限,不需要关停储气库的正常注采进程,能够在储气库正常注采运行的情况下,自动进行结盐防治作业;
42.另外地,本发明中设置信息采集系统实时采集储气库采气过程中输气管线的气液信息作为防盐补液方案的决策依据,能够有效认识储气库采气期地层的水蒸发凝析或产出状况,从根本上保障补液方案与储气库当前防盐需求的匹配性,保障防盐作业的质量。
43.进一步地,本发明还实时监测防盐注液过程中流体的流量和压力数据,实时分析当前补液参数的合理性,并根据实际需求进行补液参数的调控,能够最大程度地发挥本发明防盐执行机构的功能优势,提升储气库防盐治理的时效性,并有效减少时间和成本资源的消耗。
44.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
45.附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例共同用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
46.图1是本发明一实施例所提供枯竭油气藏型储气库自动防盐系统的结构示意图;
47.图2是本发明另一实施例所提供枯竭油气藏型储气库自动防盐系统的连接原理明细图;
48.图3是本发明实施例提供的枯竭油气藏型储气库自动防盐系统的应用设置示意图;
49.图4是本发明一实施例所提供枯竭油气藏型储气库自动防盐方法的流程示意图;
50.附图3中,1-储气库中央控制系统,2-储气库注采平台,3-储气库注采井,4-防盐指令接收器,5-数据传输线。
具体实施方式
51.以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式,借此本发明的实施人员可以充分理解本发明如何应用技术手段来解决技术问题,并达成技术效果的实现过程并依据上述实现过程具体实施本发明。需要说明的是,只要不构成冲突,本发明中的各个实施例以及各实施例的各个特征可以相互结合,所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
52.虽然流程图将各项操作描述成顺序的处理,但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时处理可以被终止,但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
53.计算机设备包括用户设备与网络设备。其中,用户设备或客户端包括但不限于电脑、智能手机、pda等;网络设备包括但不限于单个网络服务器、多个网络服务器组成的服务器组或基于云计算的由大量计算机或网络服务器构成的云。计算机设备可单独运行来实现本发明,也可接入网络并通过与网络中的其他计算机设备的交互操作来实现本发明。计算机设备所处的网络包括但不限于互联网、广域网、城域网、局域网、vpn网络等。
54.在这里可能使用了术语“第一”、“第二”等等来描述各个单元,但是这些单元不应当受这些术语限制,使用这些术语仅仅是为了将一个单元与另一个单元进行区分。这里所使用的术语“和/或”包括其中一个或更多所列出的相关联项目的任意和所有组合。当一个单元被称为“连接”或“耦合”到另一单元时,其可以直接连接或耦合到所述另一单元,或者可以存在中间单元。
55.含有高矿化度地层水的枯竭油气藏改建为储气库后,在注入(干燥)天然气不断的“蒸浓”作用下,往往会在运行几个周期后开始发生不同程度的结盐现象。结盐会造成天然气注采流动通道变窄甚至被完全堵塞,影响储气库的运行效率和安全。储气库防盐的方法目前主要借鉴油气藏开发阶段的经验,根据油气藏结盐的速度和程度不同,一般采取清水定期洗盐、抑盐剂预注入防盐、清水连续注入防盐、抑盐剂溶盐防盐和机械除盐等。对开发阶段的气井生产管柱进行清防盐作业时,可以利用油套管来建立流体循环通道,通过环空注入清水或抑盐剂,然后再利用高速气流将溶有盐的液体从油管带出。这种方法操作简单、作业成本低、清防盐效果好,而且作业过程无需进行关井。因此,在气井防盐作业中被广泛
使用。储气库生产井一般采用注采一体化管柱,注采管柱通常为不动管柱,油管上会设计安装有管外封隔器,使油套管相互隔绝,以保证运行安全。但这却使注入流体无法建立有效地循环,清水或抑盐剂只能通过油管注入,再通过油管进行反排。因此,在作业时必须采取关停井措施。这会对储气库的注采效率和正常运行造成不利影响。
56.针对枯竭油气藏型储气库结盐防治工艺复杂、作业成本高、作业时机难以准确把握等问题,本发明提出了一种枯竭油气藏型储气库自动防盐系统及方法,应用本发明的方案可在储气库正常运行的情况下,进行结盐防治作业。整个过程为全自动运行,无需人为干预,具有精准、高效和智能的特点,可最大程度的减小结盐对储气库造成的伤害、提高储气库运行效率,同时,减少现场人员工作量并节约储气库运行成本。
57.接下来基于附图详细描述本发明实施例的系统的结构和实现原理。虽然在结构图中示出了各结构的连接顺序,但是在某些情况下,可以以不同于此处的顺序构建请求保护的功能组件。
58.实施例一
59.图1示出了本发明实施例一提供的枯竭油气藏型储气库自动防盐系统的结构示意图,参照图1可知,该系统包括:
60.防盐执行机构,其配置为在储气库注气作业的过程中向储气库的高压管线中注入防盐流体;
61.信息采集模块,其配置为实时采集储气库采气作业过程中的管线气液信息和注气作业过程中防盐执行机构的管线注液信息;
62.数据分析模块,其与所述信息采集模块通信连接,配置为根据采气作业过程中的管线气液信息分析储气库当前的结盐状态,以及根据注气作业过程中防盐执行机构的管线注液信息分析防盐流体的注入状态;
63.方案决策模块,其配置为依据数据分析模块的分析结果决策防盐执行机构的启动情况和控制参数,以实现储气库的智能可控防盐。
64.上述实施例中提供的自动防盐系统集成气液分离、全天候监测、析出水规律分析、补水量计算及时机优化、自动补水等功能,主要设置有信息采集、数据分析、方案决策和执行机构四大功能,与储气库的原有管线结构组合运行,系统将在储气库注采运行过程中连续运行:在储气库采气阶段,信息采集和数据分析两个模块为主要工作模块,方案决策模块和执行机构模块为待机状态;在储气库注气阶段,信息采集、数据分析、方案决策和执行机构两个模块为主要工作模块。系统模块主要分布在地面和井筒内,其中信息采集模块、数据分析模块和方案决策模块分布在地面;防盐执行机构在地面和井筒内均有分布。利用该系统和实施原理,可实现对储气库结盐情况的实时监测和及时处理,避免发生严重的井筒或地层结盐问题,确保储气库连续、平稳、安全运行,同时,使储气库结盐防治作业的复杂程度和成本大大降低。
65.图2示出了本发明实施例所提供枯竭油气藏型储气库自动防盐系统的连接原理明细图,如图2所示,实际应用时,一个实施例中,所述防盐执行机构包括:储液罐、流体高压管线和流体阀门;
66.所述储液罐通过流体高压管线与储气库的井下油管连接,用于储存并提供用于防盐的补液流体;
67.所述流体阀门设置在流体高压管线上,其与储液罐的下游端连接,用于通过调整阀门开度和时长实现防盐流体的可控注入。
68.基于上述实施例能够响应于流体阀门的控制指令自动实现防盐流体的可控高压注入,减小结盐对储气库造成的伤害、提高储气库运行效率,同时,减少现场人员工作量并节约储气库运行成本。
69.进一步地,本发明研究人员考虑到若流体阀门设置在井筒下,实际应用时难免操作控制难度大,且安装维护工作复杂,因此,一个优选的实施例中,设置所述流体高压管线包括地面高压管线和井筒高压管线,两者通过设定的井口装置互相连接,所述井筒高压管线下游端通过设定流体阀与油管连接;
70.所述流体阀门设置在储液罐与井口连接装置之间的地面高压管线上。
71.具体地,一个实施例中,所述流体阀门采用电磁阀门,所述井口连接装置采用油气井的井口采气树装置,实现地面高压管线与井筒高压管线的专业连接。
72.一个优选的实施例中,所述井筒高压管线下游端采用高压全通径单流阀与油管进行丝扣气密封连接,其内通径与油管内径相同,内壁面上设置具有一定角度的出液孔,出液孔与单流阀的进液端单向连通。
73.进一步地,考虑到利用电磁阀门实现高压管线流体的调控存在局限性,通常只能调整管线内设定时间内的流体流量,而当流体满足设定条件的压力时,方能最大限度发挥高压管线的优势,并提升防盐执行机构的作业效率和性能,为了突破流体自身流动压力的局限性,一个优选的实施例中,本发明设置所述防盐执行机构还包括:
74.增压泵,其设置在流体阀门与井口连接装置之间的地面高压管线上,用于根据需求与电磁阀门合作实现管线内流体的压力控制。
75.基于上述实施例提供的防盐执行机构,能够实现防盐流体的高效精准补入,且不需要担心防盐流体反向传输的问题。
76.实际应用时,设置防盐执行机构模块由地面和井筒内两部分装置组成,地面装置包括地面高压输液管线、指令接收器、电磁阀门、储液罐和增压泵;井筒内装置包括井筒内高压输液管线和高压全通径单流阀。其中,指令接收器负责接收系统方案决策模块发来的指令,指令接收器下游端与电磁阀门和/或增压泵通过有线或无线数据线路相连,电磁阀门通过流体高压管线与储液罐相连,电磁阀门可根据指令控制阀门开闭程度,从而控制液体流量;电磁阀门下游端通过高压管线与增压泵相连,增压泵的下游端通过高压管线与井口的地面高压输液管线相连;地面高压输液管线下游端与设定的井口专用连接装置相连,井口专用连接装置的下游端与井筒内高压输液管线相连;井筒内高压输液管线与高压全通径单流阀相连;高压全通径单流阀是可与油管进行丝扣气密封连接的单向流动阀,单向阀内通径与油管内径相同,其内壁面上带有具有一定角度的出液孔,出液孔与单流阀的进液端单向连通,其耐压规格可根据注采井压力情况进行选择。
77.进一步地,本发明的系统通过信息采集模块,实时采集储气库采气作业过程中的管线气液信息和注气作业过程中防盐执行机构的管线注液信息;
78.具体地,一个实施例中,所述信息采集模块包括:设置在储气库输气主管线上的气液分离装置,其位于输气主管线的下游端,用于将储气库采气作业期间产出的流体按气相和液相进行分离;
79.分离形成的气相支路继续连接输气主管线,形成的液相支路通过输液管线连接至回收罐,实现储气库采气作业时产出液体的环保收集。
80.进一步地,一个实施例中,所述信息采集模块包括:气体流量计、第一压力计和第一液体流量计;
81.所述气体流量计和第一压力计均设置在储气库输气主管线上,与气液分离装置气相支路的下游端连接,所述气体流量计用于实时采集气相支路中的气体流量数据;所述第一压力计用于实时采集气相支路中的压力数据;
82.所述第一液体流量计设置在液相支路的输液管线上,与气液分离装置液相支路的下游端连接,用于实时采集液相支路中的液体流量数据。
83.其中,所述气体流量计、第一压力计和第一液体流量计均具有数据远传功能,能够实时地将采集的数据远程传输至控制系统的数据采集软件,用于整理后为数据分析模块提供数据服务。
84.上述实施例中,设置气液分离装置实现采气输气管线的产液分流,不仅能够避免水气同输时,液体对气体传输效率的影响,且能够克服气体流量计受气体中液体因素的干扰,提升采气传输效率的同时,保障气体流量计及气体压力计的信息采集精确度。另一方面,本发明将分离的液体通过液相支路汇集到专门的产液回收罐,在液相管线上设置相应的流体流量计,避免产液污染环境的同时,提供了精确采集采气作业中产液数据的有效策略,综合采气作业的气体流量和压力数据为后续的数据分析模块提供数据支持,便于可靠、精确地分析出防盐执行机构的控制指令。
85.实际应用时,系统模块主要分布在地面和井筒内,其中信息采集模块、数据分析模块和方案决策模块分布在地面;防盐执行机构分布在地面和井筒内。利用该系统和方法,可实现对储气库结盐情况的实时监测和及时处理,避免发生严重的井筒或地层结盐问题,确保储气库连续、平稳、安全运行。同时,使储气库结盐防治作业的复杂程度和成本大大降低。
86.系统在储气库注采运行过程中连续运行,所述防盐执行机构主要在注气作业的过程中运行,而在储气库采气过程中,方案决策模块和执行机构模块为待机状态,由信息采集模块实现采气过程中管线气液数据的采集,信息采集模块包括气液分离装置、计算机、带有远传功能的气体流量计、液体流量计和压力传感器、液体回收装置。
87.气液分离装置与注采井井口主管路相连;气液分离装置包含两个出口,其中气路出口为主出口,与注采井井口主管路相连,液路出口为次出口,与液体回收装置相连;在气路出口管路安装带有远传功能的气体流量计和第一压力计,在液路出口管路上安装带有远传功能的第一液体流量计,其中,可以设置气体流量计的精度为1.5级、第一液体流量计的精度为1级;气体流量计和液体流量计的传感器通过数据线与控制系统计算机连接。
88.实际设置时,可以设置所述第一压力计连接在所述气体流量计的下游端,进一步地,所述第一压力计的下游端与采气管线的外输管线相连;
89.但是发明人想要说明的是,其他实施例中,可以采用其他的连接次序设置所述气体流量计和和第一压力计,该部分本发明不予特别限定。
90.另外,考虑到防盐执行机构启动运行过程中,实时采集注液管线中流体的流量和压力数据能够达到注液状态监控及调整的作用,因此,一个优选的实施例中,所述信息采集模块还包括:第二液体流量计和第二压力计;
91.所述第二液体流量计和和第二压力计均设置在防盐执行机构的地面高压管线上,与流体阀门的下游端连接,所述第二液体流量计用于实时采集防盐执行机构管线中防盐流体的流量信息;所述第二压力计用于实时采集防盐执行机构管线中的流体压力信息。
92.其中,所述第二液体流量计和和第二压力计均带有数据远传功能,实际应用时,可以设置所述第二压力计连接在所述第二液体流量计的下游端,进一步地,所述第二压力计的下游端通过高压管线与井口的地面高压输液管线相连;
93.但是发明人想要说明的是,其他实施例中,可以采用其他的连接次序设置所述第二液体流量计和和第二压力计,该部分本发明不予特别限定。
94.由于涉及来自多方设备的多项数据,为了实现数据的同步有序分析,一个具体的实施例中,设置所述信息采集模块还包括:数据采集软件,其用于接收信息采集模块传输来的各项管线气液信息和管线注液信息并整理,传输给数据分析模块。
95.实际应用时,数据采集软件安装在中央控制系统计算机上,各项流量计的传感器和压力的计传感器通过数据线路与中央控制计算机的接口相连,利用信息采集软件获取流量计传感器和压力计传感器发送的数据并整理、记录(存储)。
96.投入应用时,本发明的系统与储区注采井集群中的中控控制系统组合设置,所述注采井集群如附图3所示,其中,多个储气库注采平台与中央控制系统连接,本发明自动防盐系统的防盐执行机构及信息采集硬件和传感器设置在各个储气库注采平台中,其通过设置的指令接收器接收来自中央控制系统处方案决策模块生成的控制指令。
97.进一步地,所述方案决策模块在储气库采气阶段通常处于待机状态,其通过数据分析模块的特定分析结果激活。具体地,一个实施例中,所述数据分析模块中包含数据分析软件,在储气库采气作业时,采用数据分析软件智能分析数据采集软件传输来的采气管线气液数据,并绘制采气作业过程中产气量与析出水量的关系曲线、日产气量与压力变化的关系曲线,结合预设的结盐报警阈值生成方案决策软件的触发指令,结合分析结果传达至方案决策模块。
98.本发明系统通过利用信息采集模块采集储气库采气期采气量、产液量以及采气管线压力数据(相当于井口压力数据)之后;利用数据分析模块分析储气库采气期采气量与产液量、采气量与井口压力对应关系,认识储气库采气期地层水蒸发凝析或产出规律;利用方案决策模块,制定注气期地层补液方案,包括补液总量、单次补液量、补液时机等;利用执行机构接收方案决策模块信号指令,自动执行补液操作。
99.另外的,一个实施例中,所述数据分析模块还配置为:
100.储气库注气作业过程中防盐执行机构启动后,采用数据分析软件智能分析数据采集软件传输来的注液管线液体数据,结合既有的地层补液方案判定当前防盐执行机构的流体数据是否需要调节,若是,生成补液调节参数并结合分析结果传达至方案决策模块。
101.实际应用时,可以设置数据分析模块包括计算机和相应的数据分析软件,对信息采集模块的传感器采集到的信息,通过数据分析软件自动实现读取、保存并进行分析。,此外,根据防盐场景的实际需求,还可以设置数据分析软件不仅具有实现产气量与井口压力对应关系分析及产气量与析出水量关系曲线绘制的功能,还能够对储气库注采作业过程中的数据异常情况进行报警。当注采作业过程中发生故障(例如采气过程中发现气体流量和液体流量都明显降低,说明采气通路出现了比较严重的堵塞),能够令工作人员及时发现,
并适当调整储气库的注采运行策略,另外,当本发明的自动防盐系统中某一个或多个结构功能出现异常时,也能够通过实时采集的信息体现出来,能够促进工作人员及时发现并执行维护。
102.进一步地,一个优选的实施例中,所述方案决策模块配置为:
103.收到数据分析模块的触发指令后,结合分析结果和储气库的作业模式制定匹配的地层补液方案并生成防盐执行机构的控制指令,传达至流体阀门;或
104.根据数据分析模块的补液调节参数生成防盐执行机构的调节控制指令,并传达至流体阀门。
105.具体地,可以设置方案决策模块包括计算机和相应的方案决策软件,方案决策软件可读取数据分析软件的分析结果,并制定相应的控制和调节决策方案。方案决策软件具有但不限于计算累计补水量、确定补水次数、确定补水时间等功能,方案决策模块可直接将决策指令传达给执行机构模块的指令接收模块。方案决策模块一般在储气库注气期间工作。特别地,当数据分析模块在储气库采气期发出报警指示后,也可根据实际需求触发方案决策模块在储气库采气期启动或其他解决方案,此时,方案决策模块还配置为提供方案决策报告以及方案执行预期效果报告。
106.案例示例:
107.以某一储气库平台为例,实际应用时,本发明的枯竭油气藏型储气库自动防盐系统工作原理为:利用信息采集模块采集储气库采气期采气量、产液量以及井口压力数据;利用数据分析模块分析储气库采气期采气量与产液量、采气量与井口压力对应关系,认识储气库采气期地层水蒸发凝析或产出规律;利用方案决策模块,制定注气期地层补液方案,包括补液总量、单次补液量、补液时机等;利用执行机构接收方案决策模块信号指令,自动执行补液操作。
108.气液分离装置与井口输气主管线相连,利用气液分离装置将储气库采气期的产出流体按气相和液相进行分离,其中气相支路重新与输气主管线相连,液相支路与输液管线相连;带有远传功能的气体流量计与气相支路的下游端相连,利用带有远传功能的气体流量计采集气相支路中的流量数据;带有远传功能的液体流量计与液相支路的下游端相连,利用带有远传功能的液体流量计;回收罐与带有远传功能的液体流量计的下游端相连,利用回收罐收集储气库采气过程中产出的液体;带有远传功能的压力计与带有远传功能的气体流量计的下游端相连,利用带有远传功能的压力计采集气相支路中的压力数据;数据采集软件安装在中央控制计算机上,流量计传感器和压力计传感器通过数据线与中央控制计算机接口相连,利用信息采集软件采集流量计传感器和压力计传感器发送的数据;
109.利用数据分析软件分析信息采集软件采集到的各项数据,并绘制曲线;利用方案决策软件读取数据分析软件结果,并做出执行设计方案。
110.利用指令接收器接收方案决策软件发出的指令信号,并将指令发送给电磁阀门;电磁阀门与储液罐通过管线连接,利用电磁阀门控制管路中的液体流量;实际应用时,考虑到高压管线的成本较高,在设计防盐执行机构时,一个可选的情况下,还可以设置其地面管线包括地面普通管线和地面高压管线,令两者在增压泵之前进行专业连接,这样在不影响机构正常运行的前提下,控制了硬件的成本消耗。
111.利用储液罐储存补液流体,补液流体可以但不限于是清水、去离子水、或液体抑盐
剂。增压泵与电磁阀门下游端相连,利用增压泵使补液流体增压至高于注入点处压力,以使补液流体顺利进入油管之中;带有远传功能的液体流量计与增压泵的下游端相连,利用带有远传功能的液体流量计采集补液管路的流量数据;带有远传功能的压力计与带有远传功能的液体流量计的下游端相连,利用带有远传功能的压力计采集补液管路中的压力数据;
112.地面高压输液管线与带有远传功能的压力计的下游端相连,利用地面高压输液管线将补液流体传输至井口,地面高压输液管线下游端与井口专用连接装置的上端连接;井筒内高压输液管线的上游端与井口专用连接装置的下端连接,利用井筒内高压输液管线将补液流体传输至高压全通径单流阀;高压全通径单流阀设有专用接口,可与井筒内高压输液管线的下游端相连,利用高压全通径单流阀将补液流体注入到油管内;补液流体进入油管后,与高速流动的天然气混合、雾化,并被携带到井筒深部,直至挤入地层;补液流体进入井筒后,对于井壁已结盐的情况,具有溶解、冲刷作用,对于地层水具有稀释、降低矿化度的作用,特别地,如注入的补液流体为液体抑盐剂,则除了上述功能外,还具有延缓盐结晶、防治盐晶粘结、聚集的作用。
113.储气库采气阶段,天然气由储层通过油管和高压全通径单流阀进入井口采气树并沿输气主管线进入气液分离装置,气液分离装置将产出的气液两相混合流体进行分离后,分别沿气相主支路和液相副支路流出。分离后的天然气沿气相主支路继续流动,流经带有远传功能的气体流量计和带有远传功能的压力计后,进入外输管线。分离后的产出液体沿液相副支路流动,流经带有远传功能的液体流量计后,进入回收罐。采气运行过程中,带有远传功能的气体流量计、压力计和液体流量计,将计量数据不间断的传送给数据采集软件,数据采集软件将数据进行整理、集成后传送给数据分析软件,数据分析软件对数据资料进行智能分析,绘制产气量与析出水量关系曲线,日产气量与压力变化关系曲线等。数据分析软件会设置结盐报警阈值,当未达到结盐报警阈值时,数据分析软件记录分析结果并暂时保存;当达到或超过结盐报警阈值时,数据分析软件将触发方案决策软件,并由方案决策软件生成解决方案报告。
114.储气库注气阶段,数据分析软件启动,并将注气期数据结果传送给方案决策软件,方案决策软件根据数据分析结果制定相应的决策方案,再将制定的决策方案传送给指令接收器,指令接收器可将信号传送给电磁阀门和增压泵,从而控制电磁阀门的开度及打开时长,以此控制储液罐进入管路的液体体积,即控制单次运行时的液体注入速度和注入液体总量。通过电磁阀门的液体,向下游进入增压泵,增压泵接收指令接收器传送的信号,对进入增压泵的液体进行增压,并将液体增压到指定压力值。液体流出增压泵后,先后通过带有远传功能的第二液体流量计和第二压力计后,进入地面高压输液管线,带有远传功能的液体流量计和压力计将数据传送给数据采集软件。液体沿地面高压输液管线进入井口采气树,并沿井筒内高压输液管线进入高压全通径单流阀,进入单流阀的液体在压力的作用下,从单流阀出口进入油管,进入油管的液体在注入天然气流的携带下,沿油管流动到井底,流动过程可将附着在井壁的盐晶颗粒清洗掉,液体到达井底后,会在压力的作用下,以进入近井地层一段距离,以溶解近井地层附近的盐晶颗粒或起到预防采气期结盐的作用。
115.同时,数据采集模块还接收第二液体流量计和第二压力计实时采集的数据,对补液的执行状态进行监测并分析,进一步由方案决策模块按照实际需求根据分析结果决策补液调节方案,以控制电磁阀门和/或增压泵的优化运行。
116.本发明提供的种枯竭油气藏型储气库自动防盐系统及原理能够有效应用于储气库清防盐注采作业领域,该自动防盐系统集成气液分离、全天候监测、析出水规律分析、补水量计算及时机优化、自动补水等功能,主要由信息采集、数据分析、方案决策和执行机构四个模块组成。系统将在储气库注采运行过程中连续运行,通过信息采集和数据分析对储气库注采作业过程中的流体信息进行采集和分析,服务于决策防盐执行机构的控制方案。本发明的系统模块主要分布在地面和井筒内,其中信息采集模块、数据分析模块和方案决策模块分布在地面;执行机构分布在地面和井筒内。应用该系统和方法可在储气库正常运行的情况下,进行结盐防治作业。整个过程为全自动运行,无需人为干预,具有精准、高效和智能的特点,可最大程度的减小结盐对储气库造成的伤害、提高储气库运行效率,同时,减少现场人员工作量并节约储气库运行成本。
117.本发明实施例提供的枯竭油气藏型储气库自动防盐系统中,各个模块或单元结构可以根据实际运行和分析需求独立运行或组合运行,以实现相应的技术效果。
118.实施例二
119.上述本发明公开的实施例中详细描述了系统的结构和连接关系,基于上述任意一个或多个实施例中所述系统的应用指导方面,本发明还提供一种枯竭油气藏型储气库自动防盐方法,该方法应用于上述任意一个或多个实施例中所述的枯竭油气藏型储气库自动防盐系统。下面给出具体的实施例进行详细说明。
120.具体地,图4中示出了本发明实施例中提供的枯竭油气藏型储气库自动防盐方法的流程示意图,如图4所示,该方法包括以下操作:
121.采气信息采集步骤、通过信息采集模块实时采集储气库采气作业过程的管线气液信息;
122.采气分析步骤、根据采气作业过程中的管线气液信息并分析储气库当前的结盐状态;
123.控制决策步骤、依据采气分析步骤的分析结果和储气库的作业模式决策储气库防盐执行机构的启动运行参数;
124.注液信息采集步骤、防盐执行机构启动后,通过信息采集模块实时采集储气库注气作业过程中防盐执行机构的管线注液信息;
125.注液分析步骤、根据注气作业过程中防盐执行机构的管线注液信息分析防盐流体的注入状态;
126.调节决策步骤、依据注液分析步骤的分析结果决策防盐执行机构的调控参数,以实现储气库的智能可控防盐。
127.具体应用时,一个实施例中,采用的所述防盐执行机构包括:储液罐、流体高压管线和流体阀门;
128.所述储液罐通过流体高压管线与储气库的井下油管连接,用于储存并提供用于防盐的补液流体;
129.所述流体阀门设置在流体高压管线上,其与储液罐的下游端连接,用于通过调整阀门开度和时长实现防盐流体的可控注入。
130.所述流体高压管线包括地面高压管线和井筒高压管线,两者通过设定的井口装置互相连接,所述井筒高压管线下游端通过设定流体阀与油管连接;
131.所述流体阀门设置在储液罐与井口连接装置之间的地面高压管线上。
132.一个优选的实施例中,所述防盐执行机构还包括:增压泵,其设置在流体阀门与井口连接装置之间的地面高压管线上,用于根据需求与电磁阀门合作实现管线内流体的压力控制。
133.具体地,设置所述井口连接装置采用油气井的井口采气树装置,实现地面高压管线与井筒高压管线的专业连接。
134.所述井筒高压管线下游端采用高压全通径单流阀与油管进行丝扣气密封连接,其内通径与油管内径相同,内壁面上设置具有一定角度的出液孔,出液孔与单流阀的进液端单向连通。
135.进一步地,一个实施例中,在所述采气信息采集步骤,通过设置在储气库输气主管线上的气液分离装置将储气库采气作业期间产出的流体按气相和液相进行分离;令分离形成的气相支路继续连接输气主管线,形成的液相支路通过输液管线连接至回收罐,实现储气库采气作业时产出液体的环保收集。
136.进而利用设置在储气库输气主管线上的气体流量计和第一压力计采集储气库的采气作业气液信息,具体地,由所述气体流量计实时采集气相支路中的气体流量数据,利用所述第一压力计实时采集气相支路中的压力数据;
137.同时利用与气液分离装置液相支路的下游端连接的第一液体流量计实时采集液相支路中的液体流量数据。
138.进一步地,一个实施例中,利用数据采集软件接收信息采集模块采集的各项采气作业气液信息并整理,传输给数据分析模块。
139.接下来,在采气分析步骤中,采用数据分析软件智能分析数据采集软件传输来的采气管线气液数据,并绘制采气作业过程中产气量与析出水量的关系曲线、日产气量与压力变化的关系曲线,结合预设的结盐报警阈值生成方案决策软件的触发指令,结合分析结果传达至方案决策模块。
140.进一步地,一个实施例中,在控制决策步骤中,当方案决策模块收到数据分析模块的触发指令后,结合分析结果和储气库的作业模式制定匹配的地层补液方案并生成防盐执行机构的控制指令,传达至流体阀门;控制防盐执行机构按照匹配的地层补液方案启动并运行。
141.一个优选的实施例中,防盐执行机构启动后,在注液信息采集步骤中,利用信息采集模块的第二液体流量计和第二压力计实时采集注液作业过程中的补液状态信息,两者均设置在防盐执行机构的地面高压管线上,具体地,由第二液体流量计实时采集防盐执行机构管线中防盐流体的流量信息;由所述第二压力计用于实时采集防盐执行机构管线中的流体压力信息。
142.进一步地,利用数据采集软件,其用于接收信息采集模块传输来的各项管线气液信息和管线注液信息并整理,传输给数据分析模块。
143.储气库注气作业过程中防盐执行机构启动后,一个可选的实施例中,在注液分析步骤中,采用数据分析软件智能分析数据采集软件传输来的注液管线液体数据,结合原先的地层补液方案判定当前防盐执行机构的流体数据是否需要调节,若是,生成补液调节参数并结合分析结果传达至方案决策模块。
144.进一步地,一个实施例中,在调节决策步骤中,利用方案决策模块根据数据分析模块的补液调节参数生成防盐执行机构的调节控制指令,并传达至流体阀门,实现防盐执行机构的实时补液调控。
145.对于前述的各方法实施例,为了简单描述,故将其都表述为一系列的动作组合,但是本领域技术人员应该知悉,本发明并不受所描述的动作顺序的限制,因为依据本发明,某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次,本领域技术人员也应该知悉,说明书中所描述的实施例均属于优选实施例,所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
146.需要指出的是,在本发明的其他实施例中,该方法还可以通过将上述实施例中的某一个或某几个进行结合来得到新的储气库自动防盐方法,以实现油气井改造储气库的防盐治盐优化。
147.需要说明的是,基于本发明上述任意一个或多个实施例中的方法,本发明还提供一种存储介质,该存储介质上存储有可实现如述任意一个或多个实施例中所述方法的程序代码,该代码被操作系统执行时能够实现如上所述的枯竭油气藏型储气库自动防盐方法。
148.应该理解的是,本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料,而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是,在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的,而不意味着限制。
149.说明书中提到的“一实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特征包括在本发明的至少一个实施例中。因此,说明书通篇各个地方出现的短语“一实施例”并不一定均指同一个实施例。
150.虽然本发明所揭露的实施方式如上,但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式,并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员,在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下,可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化,但本发明的专利保护范围,仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
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