专利名称：低密度泡沫压洗井技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种油田压井、洗井、冲砂、洗腊、清洗油污等低压油井洗压井作业技术，特别是一种低密度泡沫压洗井技术。
背景技术：
油层出砂是油田开采过程中的常见现象，砂粒随地下流体的产出被带到井筒中。一部分细颗粒的砂被带到地面，沉积在管线或罐中，需要定期清除，而颗粒较粗的砂粒则沉积在井底堆积起来。随着地层砂的产出，井底堆积的粗砂颗粒越来越多，最终埋住产层和井下管柱，使产量降低，泵被磨损，不得不提前进入检修期。因此井下砂粒堆积到一定程度，必须用液体洗井，把沉积在井底的砂粒冲出并带到地面，这一作业称为冲砂洗井作业。目前，在油田现场中多采用水基洗井液、压井液，其特点是技术成熟、成本低廉。但是在某些油田由于长期开采，油层压力降低很多，压力系数降低到比水的当量压力系数还低，在这种情况下用清水洗井，水会大量进入油层，使洗井、冲砂的效率降低，并且地层还受到了严重的污染。水进入低压层使井筒中上返的液体流量和流速降低，粗砂颗粒不能有效地带到地面，严重时注入水会全部进入油层而不能上返，致使洗井失败。造成的后果是油层被严重污染，油井产量降低，油井检修间隔缩短，油井检修费用增加。因此，在低压井中用常规的水基洗井、压井是不合适的。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种低密度泡沫压洗井技术。
本发明的技术方案是将高压氮气通过管线输送到泡沫发生器，水基液中加入少量的化学发泡剂后通过管线输送到泡沫发生器，泡沫发生器利用液体的压力和流速进行旋转搅拌，使气体与水基液充分混合后，用肉眼观察不到气泡的存在为止，代替水基液注入井中。所述的高压氮气是用清洁的空气经过空气压缩机压缩到1.2Mpa，通过空气净化系统进行净化，净化后的空气经电加热器加热到正常操作温度46℃～60℃，通过膜分离器分离出氮气，由氮气增压机加压后制得高压氮气；所述的水基液是水或者是海水，并通过注塞泵输送到泡沫发生器；所述的化学发泡剂主要成分为烷基苯磺酸钠。在空气净化系统的空气输出管道上装有压力控制器，在膜分离器的输出管道上装有压力传感器和氮气储能罐，在氮气增压机的输出管道上装有止回阀和压力传感器，在注塞泵的输出管道上装有压力传感器和止回阀，在泡沫发生器的输出管道上装有密度计、流量计和止回阀。该技术中还包括以工控机为中央处理器的自动控制装置，该装置的信号输入端通过A/D转换模块与管道上的压力控制器、压力传感器、密度计、流量计、温度传感器连接；该装置的输出端分别与空气压缩机、电加热器、空气净化系统、膜分离器、氮气增压机、泡沫发生器、注塞泵和止回阀连接。
本发明与传统的携带液相比，他有如下优点1.由于泡沫携带液中的气体含量可以调节，这样就可以根据工艺的需要调节密度，同时携带液的循环压力比较低，因而不存在漏失问题，可用于低压井和高漏失井。
2.由于泡沫粘度较大，其视粘度也较高，携砂比高，因而携砂能力较强，实验测定泡沫流体的携砂能力是水的10倍。
3.泡沫具有一定的吸附作用，可以解除井底附近的固相堵塞，并随泡沫排除。
四
附图1是本发明的一种实施方式的结构布局图；附图2是自动控制部分的电路原理框图。
五具体实施例方式参照附图1，清洁的空气经过螺杆式空气压缩机1压缩到1.2Mpa，通过管路进入空气处理系统2，降低空气的露点温度和脱除压缩空气中可能夹带的液体和固体颗粒杂质。净化后的空气经电加热器加热到正常操作温度46℃～60℃，通过PRISM膜分离器4分离出成品氮气。成品氮气进入氮气缓冲罐6，在到达0.8Mpa时，启动氮气增压机8，经压缩形成高压氮气，通过止回阀9用高压软管输送入泡沫发生器11。电机19带动柱塞泵18通过止回阀12将海水注入到泡沫发生器11，泡沫发生器11利用液体的压力和流速进行旋转搅拌，使气体与海水充分混合产生泡沫洗井液。泡沫洗井液混合后用肉眼观察不到气泡存在，通过止回阀15和管线进入到井口阀门组16.泡沫流体注入井中，可以是正循环，从油管注入，从套管返出；也可以是反循环，从套管注入，从油管返出。从井口返回的泡沫液体经过自然消泡后返回水仓20。在给柱塞泵18提供水源的水罐中加入适当的化学发泡剂(主要成分为烷基苯磺酸钠)，以满足泡沫发生器11产生足够的泡沫需要。为了便于控制，在管线上布置有传感器，包括压力控制器3、压力传感器(5、10、17)和密度计13、流量计14等。所有传感器和电器部分都通过中央控制器7自动控制。泡沫流体洗井就是利用泡沫流体粘度高、密度小、携带性能好的特点，将泡沫流体作为携带液或压井液，液体从油管中打入，从套管返出，使井底建立低于油层的压力称为“负压”，在此负压差的作用下，依靠泡沫流体冲散井内积砂或结蜡，以达到洗井、冲砂的目的。泡沫流体洗井可广泛应用于各种油气井。
参照附图2，自动控制部分的信号输入端通过A/D转换模块与管道上的压力控制器、压力传感器、密度计、流量计、温度传感器连接；该装置的输出端分别与空气压缩机、电加热器、空气净化系统、膜分离器、氮气增压机、泡沫发生器、注塞泵和止回阀连接。
自动控制由工控计算机(工控机)为中央处理器，由各种传感器输入数据，根据编程对数据运算，控制各参数在误差范围之内。超出误差范围，由计算机输出指令，调整各变频器或闸门的运行，调整、气水比，满足要求。要根据柱塞泵的排量和井下的压力情况，计算所需的氮气量，使液体的密度符合要求。
控制系统工作原理是，根据洗井设计，用理论计算软件计算出相应参数，计算机开始从传感器采集数据，并根据理论模式计算参量的偏差并调整设备达到要求。如果初始参数不确切，则对比进入、反出流量，如果超差，有井涌、井漏，则调节进气量，调节密度，实现压力平衡。在开始运行时调整好参数，便不需要人工干预。
工控机作为系统的大脑，控制整个低密度洗井测控系统的自动运行，采集被控参数，进行数据处理，实时显示被控参数曲线，根据测量偏差按照一定算法输出控制命令，使被控参数工作在设定值上。并实时监测设备的运行状况，按照既定程序越线报警或自动停机，以保证人员和设备的安全。可进行超压报警、密度超标报警、溢流报警或漏失报警等。报警信号可用声音、光讯号等。系统还可以根据要求存储、打印及回放历史数据。驱动装置接受工控机的输出命令驱动执行机构去控制洗井液的流量和密度。
执行机构主要是调节装置。它执行计算机的命令，调节氮气压缩机的出口流量(压力)和海水泵的出口流量，返出流量，以满足特定的气液混合密度、流量要求。
系统的控制精度为密度测量与控制精度＜1％；流量测量精度＜3％；
工作温度＜60℃；工作方式全自动。
控制软件的主要功能是输入作业的关键参数并控制这些关键参数在洗井全过程符合规定精度要求；集中控制设备的正常运转和起停；在非正常时能发出报警信号；紧急情况下能紧急停车，保护系统安全等。
软件采用在线监测、实施处理的方式工作。根据洗井设计，输入关键参数泡沫密度的设定植。系统运行中，按照一定采样时间，通过测量泡沫发生器出口的密度计输出值与设定植比较，软件输出控制信号来调节增压机电机转速增加或减少氮气量，改变泡沫密度。达到设定值规定的精度，软件控制电机稳定运行。当外界条件变化，软件在一定的反应时间内进行调节。反应时间受机组设备惯性和气体管线容量影响，一般在几十秒钟到几秒钟。
数据采集的时间可根据需要设定，应在一定生产试验的基础上确定，采样速度过低，控制精度低，采样速度过高，系统调节频繁，会引起设备运转频繁变动，降低安全性和寿命。
软件的关键数值应在生产过程中测试后调整。软件在机组地面组装完成后试运行，在生产过程中完善。软件的测试周期在一个月的生产或3—4口井运行中完成。在工控机屏幕上显示设计参数和实时显示泡沫液体的流量、压力、密度等。在工控机上可存储有关数据，并能根据需要打印报表。
权利要求
1一种低密度泡沫压洗井技术，其特征是将高压氮气通过管线输送到泡沫发生器，水基液中加入少量的化学发泡剂后通过管线输送到泡沫发生器，泡沫发生器利用液体的压力和流速进行旋转搅拌，使气体与水基液充分混合后，用肉眼观察不到气泡的存在为止，代替水基液注入井中。
2.根据权利要求1所述的低密度泡沫压洗井技术，其特征是所述的高压氮气是用清洁的空气经过空气压缩机压缩到1.2Mpa，通过空气净化系统进行净化，净化后的空气经电加热器加热到正常操作温度46℃～60℃，通过膜分离器分离出氮气，由氮气增压机加压后制得高压氮气；所述的水基液是水或者是海水，并通过注塞泵输送到泡沫发生器；所述的化学发泡剂主要成分为烷基苯磺酸钠。
3.根据权利要求2所述的低密度泡沫压洗井技术，其特征是在空气净化系统的空气输出管道上装有压力控制器，在膜分离器的输出管道上装有压力传感器和氮气储能罐，在氮气增压机的输出管道上装有止回阀和压力传感器，在注塞泵的输出管道上装有压力传感器和止回阀，在泡沫发生器的输出管道上装有密度计、流量计和止回阀。
4.根据权利要求3所述的低密度泡沫压洗井技术，其特征是该技术中还包括以工控机为中央处理器的控制装置，该装置的信号输入端通过A/D转换模块与管道上的压力控制器、压力传感器、密度计、流量计、温度传感器连接；该装置的输出端分别与空气压缩机、电加热器、空气净化系统、膜分离器、氮气增压机、泡沫发生器、注塞泵和止回阀连接。
全文摘要
本发明涉及一种低密度泡沫压洗井技术。本发明的技术方案是将高压氮气通过管线输送到泡沫发生器，水基液中加入少量的化学发泡剂后通过管线输送到泡沫发生器，泡沫发生器利用液体的压力和流速进行旋转搅拌，使气体与水基液充分混合后，用肉眼观察不到气泡的存在为止，代替水基液注入井中。本发明与传统的携带液相比具有如下优点由于泡沫携带液中的气体含量可以调节，这样就可以根据工艺的需要调节密度，同时携带液的循环压力比较低，因而不存在漏失问题，可用于低压井和高漏失井。由于泡沫粘度较大，其视粘度也较高，携砂比高，因而携砂能力较强，实验测定泡沫流体的携砂能力是水的10倍。泡沫具有一定的吸附作用，可以解除井底附近的固相堵塞，并随泡沫排除。
文档编号E21B21/00GK1782322SQ20051004421
公开日2006年6月7日 申请日期2005年8月3日 优先权日2005年8月3日
发明者李兆敏, 王德新, 杨宪, 杨子正 申请人:山东恒业石油新技术应用有限公司