阅读说明：本技术 一种环空带压井井口管控装置和工作方法 (Annular belt well killing wellhead control device and working method ) 是由 张庆生 张智 张�诚 安思彤 姚慧智 施霞 侯铎 张乃艳 丁剑 刘金铭 赵苑瑾 于 2019-10-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种环空带压井井口管控装置和工作方法,利用环空压力监测表监测环空带压值,数据采集器记录和监测环空带压数据；环空带压值达到最大许可环空压力值,报警器将发出警报声,环空泄压电磁阀打开,开始泄压；当环空压力泄至推荐工作压力下限值时,关闭环空泄压电磁阀；打开环空注液阀门及控制环空保护液储集罐的单流阀,离心泵开始工作,向环空内泵入环空保护液,电磁流量计记录环空保护液流量；利用液面监测装置实时监测,当泵入环空保护液到达特定液位时,离心泵自动停止工作,环空注液阀门关闭。本发明可实时监控井筒环空带压情况,尤其为高酸性气田井筒的安全服役提供参考；可操作性强,施工过程简单,有效实施环空带压井的管理控制。(The invention discloses a wellhead control device and a working method for an annulus belt kill well, wherein an annulus belt pressure value is monitored by using an annulus pressure monitoring meter, and a data acquisition unit records and monitors annulus belt pressure data; when the annulus pressure value reaches the maximum allowable annulus pressure value, the alarm gives out an alarm sound, the annulus pressure relief electromagnetic valve is opened, and pressure relief is started; when the annular pressure is released to the lower limit value of the recommended working pressure, closing the annular pressure release electromagnetic valve; opening an annular space liquid injection valve and a check valve for controlling an annular space protection liquid storage tank, starting the centrifugal pump to work, pumping annular space protection liquid into an annular space, and recording the flow of the annular space protection liquid by an electromagnetic flowmeter; the liquid level monitoring device is used for monitoring in real time, when the annular protection liquid pumped in reaches a specific liquid level, the centrifugal pump automatically stops working, and the annular liquid injection valve is closed. The invention can monitor the annular pressure condition of the shaft in real time, and particularly provides reference for the safe service of the shaft of the high-acidity gas field; the operability is strong, the construction process is simple, and the management control of the annular belt well killing is effectively implemented.)

一种环空带压井井口管控装置和工作方法

技术领域

本发明涉及油气井建井安全技术领域，特别涉及一种油气井井口压力管控装置及基于该装置的工作方法，主要用于环空带压井。

背景技术

环空带压sustained casing pressure是指井口环空压力表非正常启压，该压力在经井口放喷阀门放喷后，关闭放喷阀门，环空压力又重新上升。引起环空带压的原因分为：作业施加的环空压力，受温度、压力变化使环空和流体膨胀引起的环空压力以及由于油气从地层经水泥封固井段和环空液柱向上窜流引起的环空压力。作业施加的环空压力和受温度变化使环空流体膨胀引起的环空压力在井口泄压后可以消除，但是气窜引起的环空带压在井口泄压后有可能会继续存在并形成环空带压。

气井的环空带压过高会造成井下油管、套管、封隔器超压或挤毁失效，含硫气井中的高酸气体带压还会造成井口套管及套管头腐蚀，降低气井生产安全系数，增大事故隐患，故气井的环空带压值需要实时监测采集并实施有效管控，从而确保气井的安全生产及实现气井完整性管理。

管控气井环空带压的问题，解决途径是在气井环空中加入环空保护液。环空保护液作为一种油气井工作液，不仅能平衡油套环空的压力，降低油管与环空之间的压差，减轻套管头和封隔器所承受的压力，而且能有效防护油套管的腐蚀。但对于气窜引起的环空持续带压的含硫气井，环空气体中有硫化氢等高酸性气体不断溢出，仅采用环空中加入环空保护液的方式仍存在安全隐患。因此对于环空带压的含硫气井，采取环空卸压和环空保护液灌注等措施，在控制环空压力的同时，确保环空保护液的pH值在受控范围之内，从而实现高含硫气井服役期间的安全管理。

目前专用于含硫气井环空带压管控装置较少，且存在以下两方面的不足：

1.不能实现实时监测环空带压；

2.仅实现数据监测、收集、提醒和报警等功能，尚未真正意义上实现对环空带压井的管理和控制。

为有效控制和解决环空带压井的安全风险和管控问题，本发明提出了一种环空带压井井口管控装置和工作方法，当环空带压值达到最大许可环空压力值时，完成自动泄压和自动注液操作，降低环空带压井的安全风险，能够很好的解决上述问题。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种环空带压井井口管控装置和工作方法，解决了现有技术中存在的缺陷。

为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种环空带压井井口管控装置，包括：油管1、套管2、采油树3、环空自动泄压系统及自动注液系统；油管1外包裹套管2，环空自动泄压系统和自动注液系统分别于套管2连接。

环空自动泄压系统包括：管道A、安全阀A5、环空压力监测表6、数据采集器7、报警器8和环空泄压电磁阀9。

所述管道A连通套管2，安全阀A5设在管道A与套管2的连接处，安全阀A5后设有环空压力监测表6，环空压力监测表6后连接有含数据采集器7和报警器8的监控单元；监控单元之后设置环空泄压电磁阀9，监控单元用于控制环空泄压电磁阀9的工作状态。安全阀5为常开状态，当控制系统故障时，可手动关闭安全阀，避免事故发生。

环空自动注液系统包括：管道B、液面监测装置4、安全阀B10、环空注液阀门11、电磁流量计12、离心泵13、单流阀14和环空保护液储集罐15。

所述液面监测装置4安装在套管2的井口处；管道B连通套管2，安全阀B10设在管道B与套管2的连接处，安全阀B10之后设置环空注液阀门11，环空注液阀门11后设置电磁流量计12，电磁流量计12后接有离心泵13，在离心泵13又连接环空保护液储液罐15，离心泵13与环空保护液储液罐15之间安装单流阀14。安全阀10为常开状态，当控制系统故障时，可手动关闭安全阀，避免事故发生。

一种环空带压井井口管控装置的工作方法，包含以下步骤：

S1:利用环空压力监测表6监测环空带压值，数据采集器7记录监测环空带压数据；

S2:当环空带压值达到最大许可环空压力值，报警器8将发出警报声，环空泄压电磁阀9打开，开始泄压步骤；

S3:当环空压力泄至推荐工作压力下限值时，关闭环空泄压电磁阀9；

S4:打开环空注液阀门及控制环空保护液储集罐15的单流阀14，离心泵13开始工作，向环空内泵入环空保护液，电磁流量计12记录环空保护液流量；

S5:利用液面监测装置4监测，当泵入环空保护液到达特定液位时，液压泵自动停止工作，环空注液阀门关闭。

与现有技术相比，本发明的优点在于：可实时监控井筒环空带压情况，通过数据采集器实时监测并记录环空带压数据，达到最大许可环空压力值时自动警报，同时自动完成泄压、注液等工艺操作，装置可操作性强，施工过程自动完成，可在地面有效实施环空带压井的管理控制，能够有效控制高酸性气井的安全风险，有利于提升高酸性气井安全服役的能力。

附图说明

图1是本发明实施例井口管控装置结构示意图。

图中，1.油管，2.套管，3.采油树，4.液面监测装置，5.安全阀A，6.环空压力监测表，7.数据采集器,8.报警器,9.环空泄压电磁阀，10.安全阀B，11.环空注液阀门，12.电磁流量计，13.离心泵，14.单向阀，15.环空保护液储集罐。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下根据附图并列举实施例，对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，一种环空带压井井口管控装置，包括：油管1、套管2、采油树3、环空自动泄压系统及自动注液系统；油管1外包裹套管2，环空自动泄压系统和自动注液系统分别于套管2连接。

所述环空自动泄压系统包括：管道A、安全阀A5、环空压力监测表6、数据采集器7、报警器8和环空泄压电磁阀9。

所述管道A连通套管2，安全阀A5设在管道A与套管2的连接处，安全阀A5后设有环空压力监测表6，环空压力监测表6后连接有含数据采集器7和报警器8的监控单元；监控单元之后设置环空泄压电磁阀9，监控单元用于控制环空泄压电磁阀9的工作状态。安全阀5为常开状态，当控制系统故障时，可手动关闭安全阀，避免事故发生。

环空自动注液系统包括：管道B、液面监测装置4、安全阀B10、环空注液阀门11、电磁流量计12、离心泵13、单流阀14和环空保护液储集罐15。

环空自动注液系统：液面监测装置4安装在套管2的井口处；管道B连通套管2，安全阀B10设在管道B与套管2的连接处，安全阀B10之后设置环空注液阀门11，环空注液阀门11后设置电磁流量计12，电磁流量计12后接有离心泵13，在离心泵13又连接环空保护液储液罐15，离心泵13与环空保护液储液罐15之间安装单流阀14。安全阀10为常开状态，当控制系统故障时，可手动关闭安全阀，避免事故发生。

一种环空带压井井口管控装置的工作方法，其特征在于包含以下步骤：

S1:利用压力监测表6监测环空带压值，数据采集器7记录监测环空带压数据；

S2:当环空带压值达到最大许可环空压力值，报警器8将发出警报声，环空泄压电磁阀9打开，开始泄压步骤；

S3:当环空压力泄至推荐工作压力下限值时，关闭环空泄压电磁阀9；

S4:打开环空注液阀门及控制环空保护液储集罐15的单流阀14，离心泵13开始工作，向环空内泵入环空保护液，电磁流量计12记录环空保护液流量；

S5:利用液面监测装置4监测，当泵入环空保护液到达特定液位时，液压泵自动停止工作，环空注液阀门关闭。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的实施方法，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。