一种便携式环空带压井环空流体的动态监测装置的制作方法

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1.本发明涉及一种便携式环空带压井环空流体的动态监测装置，属于油气井生产安全的技术领域。

背景技术：

2.环空带压不仅会使油气井的井下油套管柱产生横向或轴向变形，从而导致管柱发生挤毁破坏，还可能因为二氧化碳、硫化氢等酸性气体及酸性液体导致油气井的井口装置腐蚀泄漏、管柱应力腐蚀开裂和腐蚀断裂，造成严重的安全事故和经济损失。
3.现有的环空带压井检测装置较少，且存在三方面的问题：第一、检测功能较少，基本上只有单一的气相检测功能或液相检测功能，一次作业中检测环空带压井环空流体的数据种类较少；第二、检测装备大多是现场进行检测设备读数或是有线数据传输，不易进行远程监控和指挥；第三、装置体积大、质量重，无法人工搬运，需要使用吊车及卡车搬运，限制了装置的市场使用率。

技术实现要素：

4.针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种便携式环空带压井环空流体的动态监测装置，可以实现环空带压井环空流体多参数动态检测功能；通过装置的模块化设计，实现了人力搬运的设想；通过无线传输技术实现了现场操作的远程监控和指挥。
5.本发明提出了一种便携式环空带压井环空流体的动态监测装置，包括：
6.采气树，以及
7.通过管路连接所述采气树的环空阀门的动态监测装置，其包括若干功能模块，各个功能模块独立设置在对应的箱体内，并且功能模块之间可拆卸式相连；
8.其中，功能模块包括环空液面检测模块、气液分离过滤模块、温压及流量检测模块、酸性气体检测模块、气相组份分析模块、液相参数检测模块、液相成份分析模块及数据采集处理系统。
9.本发明的进一步改进在于，所述管路包括第一管路和第二管路，所述环空液面检测模块设置在所述第二管路上；所述第一管路上设置有所述气液分离过滤模块，所述气体分离过滤模块的气体出口连接有气体管路、液体出口连接液体管路。
10.本发明的进一步改进在于，所述液体管路上设置所述液相参数检测模块和所述液相成份分析模块。
11.本发明的进一步改进在于，所述气体管路上设置所述温压及流量检测模块、酸性气体检测模块和气相组份分析模块。
12.本发明的进一步改进在于，所述环空液面检测模块包括环空液面检测仪，所述环空液面检测仪的入口端设置有第一阀门，出口端设置有第二阀门。
13.本发明的进一步改进在于，所述气液分离过滤模块包括气液分离过滤器、设置在
入口端的第三阀门、设置在气体出口端的第四阀门以及设置在液体出口端的第五阀门。
14.本发明的进一步改进在于，液相参数检测模块包括串联连接的ph值检测仪和矿化度检测仪，在所述ph值检测仪的前端设置有第六阀门，在所述矿化度检测仪的后端设置有第七阀门。
15.本发明的进一步改进在于，液相成份分析模块包括液相成分分析仪，所述液相成分分析仪的前端的第八阀门、后端的第九阀门。
16.本发明的进一步改进在于，温度及流量检测模块包括智能流量计，所述智能流量计的后端设置有减压阀组合，所述智能流量计和减压阀组合之间连接有放空节流管；
17.其中，所述智能流量计的前端设置有第十阀门，所述放空节流管上设置有第十阀门，所述减压阀组合的后端设置有第十一阀门。
18.本发明的进一步改进在于，所述酸性气体检测模块主要包括串联连接的硫化氢检测仪和二氧化碳检测仪，所述硫化氢检测仪的前端设置有第十三阀门，所述二氧化碳检测仪的后端设置有第十四阀门。
19.本发明的进一步改进在于，所述气相组份分析模块包括气体组份分析仪，所述气体组分分析仪的前端设置有第十五阀门，后端设置有第十六阀门。
20.本发明的进一步改进在于，数据采集处理模块包括计算机、无线数据接收、信号转换装备以及移动电源。
21.与现有技术相比，本发明的优点在于：
22.本发明所述一种便携式环空带压井环空流体的动态监测装置，可以实现环空带压井环空流体多参数动态检测功能；通过装置的模块化设计，实现了人力搬运的设想；通过无线传输技术实现了现场操作的远程监控和指挥。
附图说明
23.下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：
24.图1所示为本发明的一个实施例的便携式环空带压井环空流体的动态监测装置的结构示意图。
25.附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
26.在附图中各附图标记的含义如下：1、采气树，2、环空阀门，3、第一阀门，4、环空液面检测仪，5、第二阀门，6、第三阀门，7气液分离过滤装置，8、第四阀门，9、第五阀门，10、第十阀门，11、智能流量计，12、第十一阀门，13、减压阀组合，14、第十二阀门，15、第十三阀门，16、二氧化碳检测仪，17、硫化氢检测仪，18、第十四阀门，19、第十五阀门，20、气体组份分析仪，21、阀门，22、第六阀门，23、ph值检测仪，24、矿化度检测仪，25、第七阀门，26、第八阀门，27、液相成份分析仪，28、第九阀门，29、无线传输系统。
具体实施方式
27.为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。
28.图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的一种便携式环空带压井环空流体的动态监测装置，包括采气树1。在采气树1的环空阀门2上设置有动态监测装置，动态监测装置包括管路，以及设置在管路上的若干功能模块，其中功能模块包括环空液面检测模块、气液分离过滤模块、温压及流量检测模块、酸性气体检测模块、气相组份分析模块、液相参数检测模块、液相成份分析模块及数据采集处理系统29。各个功能模块分别设置在对应的箱体内，各个箱体之间以可拆卸式相连。
29.在根据本实施例所述的便携式环空带压井环空流体的动态监测装置中，动态检测装置设置多个功能模块，共同组成能够实现多参数动态检测的功能。并且，分成多个功能模块设置在箱体内，便于拆卸和组装，通过装置的模块化设计，减小了单个模块的体积和重量，实现了人力搬运的设想。
30.在一个实施例中，所述管路包括第一管路和第二管路，第一管路和第二管路并联设置。其中，第二管路上设置所述环空液面过滤模块。第一管路上设置气液分离过滤模块，分离环空带压井环空流体，气液分离过滤模块的两个出口为气体出口和液体出口，气体出口连接气体管路，液体出口连接液体管路。
31.在一个实施例中，所述液体管路上设置所述液相参数检测模块和所述液相成份分析模块。优选地，所述气体管路上设置所述温压及流量检测模块、酸性气体检测模块和气相组份分析模块。
32.在一个优选的实施例中，所述环空液面检测模块包括环空液面检测仪4，所述环空液面检测仪4的入口端设置有第一阀门3，出口端设置有第二阀门5。另外还包括管线、数据传输线以及防爆箱等部件。
33.本实施例中的环空液面检测模块主要是为了动态检测环空液面高度，其通过计算机命令输入的方式进行控制操作，当开始工作时，环空液面检测仪4经过自动充气、泄压发声、接收声波、转换数据并可以通过无线传输系统将数据传送至数据采集处理系统29。
34.在一个优选的实施例中，所述环空液面检测模块还包括压力气源。模块需要在环空带压的情况下工作，若是环空无压力或压力很低时需要加装氮气瓶供气提供压力气源。该模块上游直接连接到采气树1环空接口或与之相连的节流管汇的预留接口上，下游需要直接连接废气处理装置。
35.在一个实施例中，气液分离过滤模块是为了将环空中流出的混合流体进行气液分离和固相过滤，为下游气相和液相检测提供气相和液相；同时避免气相检测装置因固相和液相的存在而出现损坏，并保证检测仪器在合适条件下工作，从而保证其检测的准确度。气液分离过滤模块包括气液分离过滤器7、设置在入口端的第三阀门6、设置在气体出口端的第四阀门8、设置在液体出口端的第五阀门9。此外，还包括管线及防爆箱等组成部分。
36.在一个实施例中，液相参数检测模块是为了实时采集经气液分离过滤器7所分离出液相的ph值和矿化度。液相参数检测模块主要包括串联连接的ph值检测仪23和矿化度检测仪24，在ph值检测仪23的前端设置有第六阀门22，在矿化度检测仪24的后端设置有第七阀门25，此外还包括其他管线、数据传输线及防爆箱等组成部分。
37.在一个实施例中，液相成份分析模块主要为了检测气液分离过滤器7所分离的液相的主要成分，包括钠离子、氯离子等阴阳离子种类及含量，液相成份分析模块包括液相成份分析仪27，设置在液相成分分析仪的前端的第八阀门26、后端的第九阀门28，此外还包括
管线、数据传输线及防爆箱等组成部分。
38.在一个实施例中，温压及流量检测模块是为了采集环空流体的温度、压力及气体流量，并及时传输到数据采集处理系统29的计算机设备；根据检测的气体参数对气体进行减压，使其不超过下游气相检测仪器的耐压范围，从而保证后续仪器的安全温度运行。
39.温度及流量检测模块包括智能流量计11、加压阀组合13、第十阀门10、第十一阀门12、第十二阀门14，以及管线、数据无线发射装置及防爆箱等组成部分。其中，第十阀门10设置在智能流量计11的前端，智能流量计11的后端还设置有分支管线作为放空节流管，放空节流管上设置第十一阀门12；主管线上设置加压阀组合13和第十二阀门14。
40.温度及流量检测模块可以将高压气体减至所需压力范围，从而使下游检测装置能够正常使用。该模块高压部分直接与放空节流管汇连接，可以直接进行高压放喷，并进行点火处理。
41.在一个实施例中，酸性气体检测模块是为了实时检测经过气液分离过滤器7分离出气相中的二氧化碳和硫化氢浓度，并及时传输到数据采集处理模块的计算机设备。酸性气体检测模块主要包括硫化氢检测仪17、二氧化碳检测仪16、第十三阀门15、第十四阀门18，第十三阀门15设置在入口端，第十四阀门18设置在出口端。此外还包括管线、数据传输线及防爆箱等组成部分。
42.在一个实施例中，气相组份分析模块是为了检测经过气液分离过滤器7分离出气相中甲烷等主要气体组份的含量。气相组份分析模块包括气体组份分析仪20、第十五阀门19、第十六阀门21、管线、数据传输线及防爆箱等组成部分。
43.气相组份分析模块的后端连接废气处理系统，用于处理废气。第二管线也连接废气处理系统。
44.在一个实施例中，数据采集处理模块是为了对各检测仪器的数据进行采集、传输和处理，最终在用户终端进行实时操作和动态监控。该模块主要包括计算机、无线数据接收及信号转换装备，以及必要的连接线和移动电源等部分，以及相关的数据采集处理软件，便于现场可持续检测、处理和分析。
45.在使用根据本实施例所述的便携式环空带压环空流体的动态检测装置对环空流体进行监测的方法，包括以下的步骤：
46.气密封测试：气密封测试时，需要用氮气瓶充当气源，将其连接到组装好的检测设备上。首先，进行环空液面检测仪4气密封测试，打开氮气瓶阀门使气体进入环空液面检测仪4中，过一段时间后，若环空液面检测仪4中的压力读数不降低，则说明其气密封性能良好。然后，对气相各检测模块进行测试，测试前确保所有阀门都是关闭状态，同时提前将减压阀调节到合适的位置，确保其下游压力处于气相检测仪器的承压范围内；开始测试时，逐步打开氮气瓶阀门、第二阀门5、第三阀门6、第十阀门10、第十一阀门12、第十二阀门14、第十三阀门15、第十四阀门18、第十六阀门21，过一段时间后，智能流量计11的压力读数不降低，则说明其气密封性能良好。
47.最后，对液相各检测模块进行测试。在上述步骤的基础上，打开第十一阀门12进行放气，当压力降低到液相检测仪器的承压范围后，关闭第十一阀门12，打开第五阀门9、第六阀门22、第七阀门25、第八阀门26和第九阀门28，过一段时间后，智能流量计11的压力读数不降低，则说明其气密封性能良好。气密封验证合格后，将设备连接到采气树1的对应接口
上，可以准备开始测试。
48.环空液体测试：开展测试时，首先要确定环空内部是否充满液体，若是充满液体则需要将液体排放一部分后方可进行测试，反之，可以直接测试。连接好设备后，保持所有阀门处于关闭状态，依次打开采气树1环空阀门2、第三阀门6、第四阀门8、第十阀门10，缓慢打开第十一阀门12，随时关注气液分离过滤器7的液位读数，若是液位读数快速升高，则说明环空内部充满液体，此时不能开展测试；需要逐渐通过气液分离过滤器7的排污阀进行液体排放，直至无明显液体流出方可开展下一步测试。
49.环空液面测试：打开采气树1环空阀门2、第一阀门3、第二阀门5，采气树1环空的气体通过快速接头进入液面检测仪，此时可以通过计算机指令开展测试工作，液面检测仪经过自动充气、放气发声、接收声波、转换数据并传输给计算机，此时即完成一个测试周期，排放废气进入废气处理系统。然后可以重复上述步骤，从而开展多组测试工作。
50.温度、压力和流量检测：开始检测时，首先确保所有阀门处于关闭状态，然后打开采气树1阀门、第一阀门3、第二阀门5、第三阀门6、第四阀门8、第十阀门10(打开放空阀门第十一阀门12，可以保证一定的流量，气液分离过滤器7才能析出液体)。环空流体经过气液分离过滤器7进行气液分离和固相过滤，气体进入流量计进行温度、压力和流量检测，高压大流量尾气直接进入放空系统进行点火处理。
51.酸性气体浓度、气相组份检测：经过减压阀减压的气体(提前将减压阀调节到合适的位置，确保其下游压力处于气相检测仪器的承压范围内)依次经过二氧化碳检测仪16、硫化氢检测仪17、气相组份分析仪，开展二氧化碳浓度、硫化氢浓度、甲烷等主要气体种类和组份检测。最终，低压小流量尾气进入废气处理系统。
52.液相参数、液相成份检测：开始检测液体参数时，首先关闭气液分离过滤器7前端的高压阀门，让设备内部气体自然排放，当压力降低到液相检测仪器承压范围内时，缓慢打开液相检测第五阀门9、第六阀门22、第七阀门25、第八阀门26、第九阀门28，液体就从气液分离过滤器7流过ph检测仪、矿化度检测仪24、液相成份分析仪27，此时就可以测得相关参数。最终，废液进入废液回收处理系统。
53.现场收尾：测试结束后首先关闭采气树1阀门，当设备压力降低到常压后，开始进行拆卸设备。测试工作完成后，要对整个设备进行清洗，气体通道进行空气冲洗，液相设备进行清水冲洗，避免腐蚀。
54.环空带压分析研究：对现场采集到的数据进行分析，开展相关的分析研究工作。
55.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种便携式环空带压井环空流体的动态监测装置，其特征在于，包括：采气树(1)，以及通过管路连接所述采气树(1)的环空阀门(2)的动态监测装置，其包括若干功能模块，各个功能模块独立设置在对应的箱体内，并且功能模块之间可拆卸式相连；其中，功能模块包括环空液面检测模块、气液分离过滤模块、温压及流量检测模块、酸性气体检测模块、气相组份分析模块、液相参数检测模块、液相成份分析模块及数据采集处理系统(29)。2.根据权利要求1所述的便携式环空带压井环空流体的动态监测装置，其特征在于，所述管路包括第一管路和第二管路，所述环空液面检测模块设置在所述第二管路上；所述第一管路上设置有所述气液分离过滤模块，所述气体分离过滤模块的气体出口连接有气体管路、液体出口连接液体管路。3.根据权利要求2所述的便携式环空带压井环空流体的动态监测装置，其特征在于，所述液体管路上设置所述液相参数检测模块和所述液相成份分析模块。4.根据权利要求3所述的便携式环空带压井环空流体的动态监测装置，其特征在于，所述气体管路上设置所述温压及流量检测模块、酸性气体检测模块和气相组份分析模块。5.根据权利要求4所述的便携式环空带压井环空流体的动态监测装置，其特征在于，所述环空液面检测模块包括环空液面检测仪(4)，所述环空液面检测仪(4)的入口端设置有第一阀门(3)，出口端设置有第二阀门(5)。6.根据权利要求5所述的便携式环空带压井环空流体的动态监测装置，其特征在于，所述气液分离过滤模块包括气液分离过滤器(7)、设置在入口端的第三阀门(6)、设置在气体出口端的第四阀门(8)以及设置在液体出口端的第五阀门(9)。7.根据权利要求6所述的便携式环空带压井环空流体的动态监测装置，其特征在于，液相参数检测模块包括串联连接的ph值检测仪(23)和矿化度检测仪(24)，在所述ph值检测仪(23)的前端设置有第六阀门(22)，在所述矿化度检测仪(24)的后端设置有第七阀门(25)。8.根据权利要求7所述的便携式环空带压井环空流体的动态监测装置，其特征在于，液相成份分析模块包括液相成分分析仪，所述液相成分分析仪的前端的第八阀门(26)、后端的第九阀门(28)。9.根据权利要求8所述的便携式环空带压井环空流体的动态监测装置，其特征在于，温度及流量检测模块包括智能流量计(11)，所述智能流量计(11)的后端设置有加压阀组合(13)，所述智能流量计(11)和加压阀组合(13)之间连接有放空节流管；其中，所述智能流量计(11)的前端设置有第十阀门(10)，所述放空节流管上设置有第十阀门(10)，所述加压阀组合(13)的后端设置有第十一阀门(12)。10.根据权利要求9所述的便携式环空带压井环空流体的动态监测装置，其特征在于，所述酸性气体检测模块主要包括串联连接的硫化氢检测仪(17)和二氧化碳检测仪(16)，所述硫化氢检测仪(17)的前端设置有第十三阀门(15)，所述二氧化碳检测仪(16)的后端设置有第十四阀门(18)。11.根据权利要求9所述的便携式环空带压井环空流体的动态监测装置，其特征在于，所述气相组份分析模块包括气体组份分析仪(20)，所述气体组份分析仪(20)(20)的前端设置有第十五阀门(19)，后端设置有第十六阀门(21)。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的便携式环空带压井环空流体的动态监测装置，其特征在于，数据采集处理模块包括计算机、无线数据接收、信号转换装备以及移动电源。

技术总结

本发明提出了一种便携式环空带压井环空流体的动态监测装置，包括采气树，以及通过管路连接所述采气树的环空阀门的动态监测装置，其包括若干功能模块，各个功能模块独立设置在对应的箱体内，并且功能模块之间可拆卸式相连；其中，功能模块包括环空液面检测模块、气液分离过滤模块、温压及流量检测模块、酸性气体检测模块、气相组份分析模块、液相参数检测模块、液相成份分析模块及数据采集处理系统。本发明可以实现环空带压井环空流体多参数动态检测功能；通过装置的模块化设计，实现了人力搬运的设想；通过无线传输技术实现了现场操作的远程监控和指挥。的远程监控和指挥。的远程监控和指挥。