深水油气井环空压力监测及控制装置的制作方法

本发明涉及一种环空压力控制装置，特别涉及一种针对深水油气井井口的环空压力监测及控制装置。

背景技术：

深水油气资源勘探开发中，复杂的深海地理条件以及有限的固井技术，使深水油气井形成多个密闭环空，密闭环空中充满着钻井液或完井液，由于地层流体温度较高，在产出的过程中会向环空中的流体传热，从而温度效应会引起密闭环空流体膨胀，产生环空压力带压现象，严重威胁管柱的安全及井筒完整性。

国内外在深水油气井环空压力控制技术方面做了许多研究，这些方法都受到深水油气井环境或井身结构的影响，对环空压力的控制效果都不是很理想。由于海底套管头装置的特殊性，这些控制技术只能对单一环空压力进行泄压及补压控制，不能对多环空压力进行监测及控制；现有控制技术不能按照apirp90作业要求测试深水油气井套管环空的密封性及完整性；在大排量注入作业时，环空液体温度下降造成其体积收缩进而引起环空压力下降，导致环空出现真空，进而吸入氧气，造成腐蚀。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种针对深水油气井井口的环空压力监测及控制装置，能够实时监测和控制环空压力，进行补压和泄压，防止因环空压力过低吸入氧气，造成套管腐蚀。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

深水油气井井口的环空压力监测及控制装置，包括上液压缸7，上液压缸7内的上活塞1通过活塞杆2连接下液压缸10内的下活塞5；上液压缸7通过连接头8连接下液压缸10；下液压缸10的侧壁上设置有泄压口4；下液压缸10的底部连接装置安装套管12四周设置的多个环空压力管2-1；装置安装套管12的环空流体入口处安装有压力传感器13；压力传感器13的输出端连接逻辑控制系统15，逻辑控制系统15的输出端连接液压泵14，液压泵14的出油口连接上液压缸7的进油口。

进一步的，所述的下液压缸10内设置有压缩胶筒9，压缩胶筒9的底部设置有环形活塞3，环形活塞3通过弹簧11连接下活塞5。

进一步的，装置安装套管12的上下两端通过法兰连接在上套管头2-2和下套管头2-3。

进一步的，所述的装置安装套管12四周设置的环空压力管2-1设置有四个。

本发明的有益效果：

1、本发明利用压力传感器13具有实时监测压力值；

2、下液压缸10的侧壁上设置有泄压口4能够实现泄压；

3、在进行大排量注入时，可对套管环空补压，防止因环空压力过低吸入氧气，造成套管腐蚀。

附图说明

图1为本发明的结构组成示意图。

图2为本发明的装置安装套管的结构示意图。

图1中：1—上活塞；2—活塞杆；3—环形活塞；4—泄压口；5—下活塞；6—上端盖；7—上液压缸；8—连接头；9—压缩胶筒；10—下液压缸；11—弹簧；12—装置安装套管；13—压力传感器；14—液压泵；15—逻辑控制系统。

图2中：2-1—环空压力管；12—装置安装套管；2-2—上套管头；2-3—下套管头；

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步的描述：

如图1所示：深水油气井井口的环空压力监测及控制装置，包括上液压缸7，上液压缸7内的上活塞1通过活塞杆2连接下液压缸10内的下活塞5；上液压缸7通过连接头8连接下液压缸10；下液压缸10的侧壁上设置有泄压口4；下液压缸10内设置有压缩胶筒9，压缩胶筒9的底部设置有环形活塞3，环形活塞3通过弹簧11连接下活塞5，弹簧5与可压缩胶筒9组成的系统作为压力缓冲结构，保证了装置的密封性，提高了系统的可靠性；下液压缸10的底部连接装置安装套管12四周设置的多个环空压力管2-2；装置安装套管12的环空流体入口处安装有压力传感器13，压力传感器13用于实时检测海底井口套管环空压力，并生成相应的环空压力信号；压力传感器13的输出端连接逻辑控制系统15，逻辑控制系统15的输出端连接液压泵14，液压泵14的出油口连接上液压缸7的进油口。

参照图2所示，装置安装套管12用法兰连接在上套管头2-2与下套管头2-3之间，在装置安装套管12四周安装4个环空压力控制装置2-1。

本发明的工作原理：

自动泄压：当装置安装套管12入口处流体的压力高于预设的上限压力值时，流体推动下活塞5向上移动，使流体通过泄压口4流出，进行泄压；下活塞5向上移动的同时压缩弹簧11，弹簧11又使得环形活塞3向上移动，将部分压力传递给压缩胶筒9，从而对环空压力起到缓冲的作用，保护套管安全。

补压：压力传感器13对装置安装套管12入口处的压力进行实时检测，传感器将压力信号传送到逻辑控制系统15，逻辑控制系统15将压力信号与预设的下限压力值进行对比控制液压泵14，当环空压力信号低于预设的压力值时，启动液压泵14使上液压缸7工作，上液压缸7推动上活塞1向下移动，上活塞1与活塞杆2以及下活塞5相连，下活塞5又使环形活塞3与下活塞5之间安装的弹簧11向下拉伸，弹簧11向下拉动环形活塞3，环形活塞3与连接头8间装有压缩胶筒，在液压泵4所提供的压力、弹簧12弹力以及压缩胶筒所产生压力三者共同作用下，使得下活塞5将装置内的流体压入装置安装套管12的环空压力管2-2，从而进行补压；直至环空压力信号达到预设的下限压力值时，逻辑控制系统15控制关闭液压泵14，停止补压。

技术特征：

技术总结
深水油气井井口的环空压力监测及控制装置，包括上液压缸内的上活塞通过活塞杆连接下液压缸内的下活塞；上液压缸通过连接头连接下液压缸；下液压缸的侧壁上设置有泄压口；下液压缸的底部连接装置安装套管四周设置的多个环空压力管；装置安装套管的环空流体入口处安装有压力传感器；压力传感器的输出端连接逻辑控制系统，逻辑控制系统的输出端连接液压泵，液压泵的出油口连接上液压缸的进油口；使用时，逻辑控制系统接收压力传感器的压力信号，当环空压力信号低于预设的下限压力值时，将流体压入套管环空内，进行增压；本发明具有防止因环空压力过低吸入氧气，造成套管腐蚀、提高气密性的优点。

技术研发人员：郑杰;李洁月;窦益华
受保护的技术使用者：西安石油大学
技术研发日：2017.07.25
技术公布日：2017.12.01