CN107762481A - 一种油井多参数采集及套管气定压回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种油井多参数采集及套管气定压回收装置，在实现油井套管气回收的同时，实现油井多参数的采集及传输，该装置由密封接头、电路板、定压螺栓、液晶屏、拉压力传感器、油压传感器、密封圈、弹簧、弹簧座、球阀、进气口、气体流量传感器、油孔、密封圈、气体压力传感器、不锈钢过线管、密封压盖、油温传感器、油流量传感器、密封圈及螺母、加热管、加热温度传感器、电加热件、霍尔传感器及无线数据终端、套管气管线组成，本发明结构新颖，解决了多年来困扰稠油、高凝油生产套管气集气及排放的问题，同时，在不钻孔、不焊接的情况下，只用一个接头实现多项油井参数采集、存储及传输功能。
Description
技术领域：
本发明涉及石油采油生产工艺及数据采集领域，具体是一种油井多参数采集及套管气定压回收装置，在实现油井套管气回收的同时，实现油井多参数的采集及传输装置。
背景技术：
在石油采油生产过程中，采油井也伴随着很多天然气，这一部分套管气储存在套管中称作套管气，一般采取集气管汇将其汇入到产液管汇中，通过管道输送到远处的联合站大罐中，进行采集及回收利用，现场常用带有弹簧控制压力的球阀，当套管气的压力储集到一定量值时，套管气顶开阀门开启，但这种阀门有很多弊端，首先弹簧机极易疲劳折断，不但失去弹簧定压作用，而且折断弹簧使钢球与球座丧失密封作用，导致套管气失控，发生原油倒灌事故；由于套管气经过球体后会产生不稳定流动，气量过大导致钢球与球座极易磨损不圆，影响定压阀密封作用；特别对于稠油及高凝油来说，温度在30度左右就会凝固，套管气储集过程，如果集气管汇中的油凝固，导致向系统管汇排气失败，套管气压力升高使油井动液面降低，乃至套管气从泵内抽入形成气锁，影响采油作业生产。对于冬季生产时，由于环境温度低，常常造成集气管汇温度低管内油凝固，因套管气排不出去造成产液动液面降低乃至气锁，严重影响采油生产，目前，采油工人大多采取将管汇集聚的套管气，定期人工排放到大气中造成环境污染，既有遇明火燃烧的安全隐患，又造成宝贵的天然气资源浪费。
此外，在进行油井的压力、温度、流量参数采集时，需要在油井采油树上管汇上钻孔，焊接仪表及传感器接头，然后才能进行油井油压、油温、油产量、套管气压、套管气流量、套管气温度的采集，这些全套下来，需要安装至少4个独立的传感器，需要钻多个孔，焊接多个接头，焊接及后期的锈蚀对油井的管汇有一定损害，影响了油井的使用寿命，同时，多个传感器的费用高，安装人工成本高，油井动火要求高，施工有一定的安全隐患，这一切都极大地制约了油井的采集自动化工作普及和推广，如何在不用动火，不用损害油井管汇的情况下，用低成本低建设费实现油井参数采集，是亟待解决的问题。
本发明内容：
本发明旨在于提供一种油井多参数采集及套管气定压回收装置，在实现油井套管气回收的同时，实现油井多参数的采集及传输。
本发明的技术方案如下：
此种油井多参数采集及套管气定压回收装置，如图1、图2、图4所示，由密封接头、上盖、电路板、定压螺栓、液晶屏、过线孔、隔板、拉压力传感器、螺栓、上筒、油压传感器、下筒、密封圈、弹簧、弹簧座、球阀、进气口、气体流量传感器、油孔、密封圈、气体压力传感器、下筒塞、卡簧、不锈钢过线管、密封压盖、油温传感器、油流量传感器、密封圈及螺母、加热管、加热温度传感器、电加热件、霍尔传感器、风力发电、太阳能电池板、手机及无线数据终端、控制器、磁铁、套管气管线组成，其结构组装关系如下，在油井采油树旁设置太阳能电池板及小型风力发电装置支架，在支架上控制器，控制器内设有蓄电池及数据传输控制器，在采油树的出油管汇端头安装油井多参数采集及套管气定压回收装置，在其进气口接上套管气管线，套管气管线的另一端接在油层套管管汇上，由动力及信号线缆分别将风力发电、太阳能电池板、控制器、油井多参数采集及套管气定压回收装置连接起来；油井多参数采集及套管气定压回收装置由上盖、隔板、上筒、下筒、下筒塞几个部分，其中，上盖与上筒之间夹有隔板，二者之间连接处带有法兰盘由螺栓紧固；上筒与下筒分别带有公母丝扣，可旋接拧紧；下筒下部侧面设有丝扣，可和油井采油树油管端头丝扣连接，底部设有圆柱形空腔，空腔内设有下筒塞，空腔顶端设有一圈台阶，下边设有卡簧槽，通过台阶及卡簧将下筒塞固定在下筒里；在下筒塞整体为圆柱体，下筒塞底部设有油流量传感器，其涡轮部分由不锈钢过线管和支柱支撑，动力及信号线缆穿入不锈钢过线管中，在下筒塞内部设有三个孔，其中两个通孔其一穿有不锈钢过线管，另一为油孔，是下筒内与外部的油流通道；另外一个非贯通的孔，孔内设有气体压力传感器，传感器的压力感应端与套管气通道连接，传感器的线缆端通过密封压盖及金属管引入到不锈钢过线管内，在下筒塞的上端侧面设有上下两组较窄的沟槽，槽内设有密封圈，在下筒塞上下两组密封圈中间设有一圈较宽的沟槽，在下筒侧壁与下筒塞沟槽相对高度开有一个进气口，在下筒塞的顶部设有一中心孔，中心孔比邻不锈钢过线孔，中心孔为球阀座，孔深入到下筒塞侧壁宽沟槽的高度，宽沟槽开有一孔与中心孔连接，在中心孔内设有气体流量传感器的涡轮，涡轮其中一叶片上设有磁铁，在与中心孔临近的不锈钢过线孔对应高度设有霍尔传感器；在下筒中部一圈台阶上设有与下筒塞直径相当的一端空腔，空腔的上部至下筒顶部为实心圆柱体，圆柱体中心设有中心孔，中心孔侧面设有油压传感器孔、不锈钢过线管孔和加热管孔，中心孔内壁光洁，设有侧面带有密封圈顶部中心带有螺孔的密封塞，密封塞下部有段限位台阶，限位台阶外径大于中心孔，限制密封塞台阶以下部分不能进入孔内，限制密封塞限位台阶下设有一端光轴，光轴上套有弹簧座，弹簧座四周套有弹簧，弹簧座贴紧阀球；油压传感器孔靠近下筒空腔一侧设有一段光洁的孔，与油压传感器的密封圈配合，可以实现高压密封，油压传感器孔靠近下筒顶面一段设有螺纹，油压传感器靠自带的螺纹与孔螺纹紧固；从图2中可以看到不锈钢过线管穿过下筒的不锈钢过线管孔，不锈钢过线管的上部设有一段螺纹，通过密封圈及螺母将不锈钢过线管与下筒顶部密封固定；加热管孔为贯通孔，内设加热管，加热管的上部设有一段螺纹，密封圈及螺母将其固定在下筒顶部且密封，加热管分布在球阀机构一侧，其底部封闭，内设电加热件；上筒为圆筒，其上与上盖夹的隔板中心设有带有螺纹的孔，孔内螺纹连接有一顶部为内六角的定压螺栓，定压螺栓的底部有孔腔，孔腔与拉压力传感器的上承力顶杆套接，拉压力传感器的下部设有一段螺栓柱，螺栓柱与密封塞的螺孔连接；隔板中心孔的一侧设有一过线孔，隔板上部连接上盖，上盖为不锈钢或塑料材料制成，上盖中心凸起部分设有孔与外部联通，上盖四周凹陷的环形体内设有多层电路板，上盖顶部一侧设有一螺纹孔，孔内丝扣连接有密封接头，上盖顶部另一侧设有一个方形的玻璃窗口，窗口下正对设在电路板上的液晶屏，拉压力传感器、油压传感器、气体流量传感器、气体压力传感器、油温传感器、油流量传感器、加热温度传感器、霍尔传感器的动力及信号线缆穿过不锈钢过线孔，电加热件穿过加热管，经过隔板上的过线孔与电路板连接，过线孔处做密封处理，电路板上的电源线与信号线通过密封接头与一种油井多参数采集及套管气定压回收装置外部的电源及控制器连接，电路板上设有微控器、RS485串口模块、蓝牙模块等电子元件，电路板左右两侧分别设有一个磁控的霍尔传感器，其中一个霍尔传感器控制液晶屏显示翻页，另一个霍尔传感器控制蓝牙开启及关闭。
在使用时，先将油管管汇端头的丝堵卸下，将油井多参数采集及套管气定压回收装置的丝扣涂上密封胶接入油管端头，这时，下筒底部的油流量传感器、油温传感器插入油管的油流中，风力发电、太阳能电池板在阳光照射下发电，电能通过控制电路板存储到蓄电池中，油井多参数采集及套管气定压回收装置内电路板接电工作，用先用六角扳手工具伸入上盖中间孔中，旋转定压螺栓给拉压力传感器加力，拉压力传感器下部的螺栓柱顶紧密封塞向下运行，带动弹簧压缩，顶紧弹簧座及其连接的球阀顶紧到球阀座上，电路板接收到拉压力传感器传来的信号，在液晶屏上显示定压压力，定压压力根据油井产气量及压力的不同分别设定，同时，油流量传感器在原油流过时，带动涡轮转动，将旋转圈数脉冲信号传给电路板；套管内天然气在流经气体流量传感器时，带动涡轮转动，与涡轮比邻的不锈钢过线管内霍尔传感器感应涡轮叶片上磁铁动作，将涡轮旋转脉冲信号传给电路板；同样，油压传感器、气体压力传感器、油温传感器、加热温度传感器、霍尔传感器也将采集参数传给电路板，电路板将采集信号通过数模转换后将参数值显示在液晶屏上，并定时将采集参数存储到内存模块中，控制器中设有数据控制电路板，通过RS485通讯，读取油井多参数采集及套管气定压回收装置存储数据，通过GPRS、无线数传或数据网桥形式，将数据传到远程的计量站、联合站及厂数据中心，实现远程参数采集及监控报警，对于没能实现远程通讯的井站，采油工巡井时，可用磁铁触发上盖的霍尔开关控制蓝牙，开启蓝牙模式，与采油工的手机实现蓝牙通讯，将油井多参数采集及套管气定压回收装置的内存数据到手机上，手机安装APP软件，在手机上可直接读取查阅油井历史数据，回到值班室后，可连接计算机读取管理；当油井的套管内天然气积蓄到一定压力时，天然气流经套管气管线，从进气口进入接头内，从下筒塞的宽沟槽穿过气体流量传感器，顶起球阀，套管气流入下筒中间空腔经过油孔汇入到原油中流走，当套管气压力低于设定的弹簧定压时，阀球回落，气阀关闭，等待下一次开启；当系统检测加热温度传感器温度低于设定温度时，系统控制电加热件加热，将下筒阀腔内的液体加热，高于设定稳定一定数值后，停止电加热件加热。
本发明解决了多年来困扰稠油、高凝油生产套管气集气及排放的问题，克服了人工向大气排放天然气的安全隐患及环境污染弊端，节能了宝贵的天然气资源，增加了采油生产天然气的产量，提高了采油生产经济效益，同时在不用开孔、不用焊接、不影响油井正常生产的情况下，可快速实现多项油井参数的采集、存储及传输，从根本上改变多年来油井参数多个传感器独立安装采集的状况，节省了油井采集传感器的安装人工及设备成本，为油井自动化管理开拓了一种全新的方式。
附图说明：
图1为本发明的总体结构示意图。
图2为本发明的A-A剖面结构示意图，为图1实体转角90度。
图3为本发明的上盖外观示意图。
图4为本发明的现场安装环境及采集数据传输示意图。
具体实施方式：以下结合附图对本发明的实施作进一步说明。
如图1、图2、图4所示，由密封接头1、上盖2、电路板3、定压螺栓4、液晶屏5、过线孔6、隔板7、拉压力传感器8、螺栓9、上筒10、油压传感器11、下筒12、密封圈13、弹簧14、弹簧座15、球阀16、进气口17、气体流量传感器18、油孔19、密封圈20、气体压力传感器21、下筒塞22、卡簧23、不锈钢过线管24、密封压盖25、油温传感器26、油流量传感器27、密封圈及螺母28、加热管29、加热温度传感器30、电加热件31、霍尔传感器32、支柱33、风力发电34、太阳能电池板35、手机及无线数据终端36、控制器37、磁铁38、套管气管线39组成。
图中A为本发明油井多参数采集及套管气定压回收装置，B为采油树，这些都为标准的石油器件。
其中：控制器37包括风力发电34、太阳能电池板35向蓄电池的充电控制电路、RS485读取油井多参数采集及套管气定压回收装置A数据及远程数据传输控制软件，远程可以通过RS485指令实现对油井多参数采集及套管气定压回收装置A参数设置。
由定压螺栓4、弹簧14、球阀16组成的定压集气装置或由电磁阀代替，由电路板连接继电器实现控制。
在套管气管线39外侧设有隔热保温管，防止低温及气体膨胀低温，造成套管气管线39内结冰。
油井多参数采集及套管气定压回收装置A的外部设有设有隔热层。
小型风力发电34、太阳能电池板35及控制器37或直接安装在抽油机架子上。
油井多参数采集及套管气定压回收装置A的电源或由市电经电源转换替代。
Claims (5)
1.一种油井多参数采集及套管气定压回收装置，由密封接头(1)、上盖(2)、电路板(3)、定压螺栓(4)、液晶屏(5)、过线孔(6)、隔板(7)、拉压力传感器(8)、螺栓(9)、上筒(10)、油压传感器(11)、下筒(12)、密封圈(13)、弹簧(14)、弹簧座(15)、球阀(16)、进气口(17)、气体流量传感器(18)、油孔(19)、密封圈(20)、气体压力传感器(21)、下筒塞(22)、卡簧(23)、不锈钢过线管(24)、密封压盖(25)、油温传感器(26)、油流量传感器(27)、密封圈及螺母(28)、加热管(29)、加热温度传感器(30)、电加热件(31)、霍尔传感器(32)、支柱(33)、风力发电(34)、太阳能电池板(35)、手机及无线数据终端(36)、控制器(37)、磁铁(38)、套管气管线(39)组成，其结构组装关系如下，在油井采油树旁设置太阳能电池板及小型风力发电装置支架，在支架上控制器，控制器内设有蓄电池及数据传输控制器，在采油树的抽油机出油管汇端头安装油井多参数采集及套管气定压回收装置，在其进气口(17)接上套管气管线(39)，套管气管线(39)的另一端接在油层套管管汇上，由动力及信号线缆分别将风力发电(34)、太阳能电池板(35)、控制器(37)、油井多参数采集及套管气定压回收装置连接起来；油井多参数采集及套管气定压回收装置由上盖(2)、隔板(7)、上筒(10)、下筒(12)、下筒塞(22)几个部分，其中，上盖(2)与上筒(10)之间夹有隔板(7)，二者之间连接处带有法兰盘由螺栓紧固；上筒(10)与下筒(12)分别带有公母丝扣，可旋接拧紧；下筒(12)下部侧面设有丝扣，可和油井采油树油管端头丝扣连接，底部设有圆柱形空腔，空腔内设有下筒塞(22)，空腔顶端设有一圈台阶，下边设有卡簧(23)槽，通过台阶及卡簧(23)将下筒塞(22)固定在下筒(12)里；下筒塞(22)整体为圆柱体，下筒塞(22)底部设有油流量传感器(27)，其涡轮部分由不锈钢过线管(24)和支柱(33)支撑，动力及信号线缆穿入不锈钢过线管(24)中，在下筒塞(22)内部设有三个孔，其中两个通孔其一穿有不锈钢过线管(24)，另一为油孔(19)，油孔(19)是下筒(12)内与外部的油流通道；另外一个非贯通的孔，孔内设有气体压力传感器(18)，传感器的压力感应端与套管气通道连接，传感器的线缆端通过密封压盖及金属管引入到不锈钢过线管(24)内，在下筒塞(22)的上端侧面设有上下两组较窄的沟槽，槽内设有密封圈，在下筒塞(22)上下两组密封圈中间设有一圈较宽的沟槽，在下筒(12)侧壁与下筒塞(22)沟槽相对高度开有一个进气口(17)，在下筒塞(22)的顶部设有一中心孔，中心孔比邻不锈钢过线管(24)孔，中心孔为球阀座，孔深入到下筒塞(22)侧壁宽沟槽的高度，宽沟槽开有一孔与中心孔连接，在中心孔内设有气体流量传感器(21)的涡轮，涡轮其中一叶片上设有磁铁，在与中心孔临近的不锈钢过线管(24)对应高度设有霍尔传感器(32)；在下筒(12)中部一圈台阶上设有与下筒塞(22)直径相当的一端空腔，空腔的上部至下筒(12)顶部为实心圆柱体，圆柱体中心设有中心孔，中心孔侧面设有油压传感器(11)孔、不锈钢过线管(24)孔和加热管(29)孔，中心孔内壁光洁，设有侧面带有密封圈顶部中心带有螺孔的密封塞(4)，密封塞(4)下部有段限位台阶，限位台阶外径大于中心孔，限制密封塞(13)台阶以下部分不能进入孔内，限制密封塞(13)限位台阶下设有一端光轴，光轴上套有弹簧座(15)，弹簧座(15)四周套有弹簧(14)，弹簧座(15贴紧球阀(16)；油压传感器(11)孔靠近下筒(12)空腔一侧设有一段光洁的孔，与油压传感器(11)的密封圈配合，可以实现高压密封，油压传感器(11)孔靠近下筒(12)顶面一段设有螺纹，油压传感器(11)靠自带的螺纹与孔螺纹紧固；从图2中可以看到不锈钢过线管(24)穿过下筒(12)的不锈钢过线管(24)孔，不锈钢过线管(24)的上部设有一段螺纹，通过密封圈及螺母(28)将不锈钢过线管(24)与下筒(12)顶部密封固定；加热管(29)孔为贯通孔，内设加热管(29)，加热管(29)的上部设有一段螺纹，密封圈及螺母(28)将其固定在下筒(12)顶部且密封，加热管(29)分布在球阀(16)机构一侧，其底部封闭，内设电加热件(31)；上筒(10)为圆筒，其上与上盖(2)夹的隔板(7)中心设有带有螺纹的孔，孔内螺纹连接有一顶部为内六角的定压螺栓(4)，定压螺栓(4)的底部有孔腔，孔腔与拉压力传感器(8)的上部顶杆套接，拉压力传感器(8)的下部设有一段螺栓柱，螺栓柱与密封塞(13)的螺孔连接；隔板(7)中心孔的一侧设有一过线孔(6)，隔板(7)上部连接上盖，上盖(2)为不锈钢或塑料材料制成，上盖(2)中心凸起部分设有孔与外部联通，上盖(2)四周凹陷的环形体内设有多层电路板(3)，上盖(2)顶部一侧设有一螺纹孔，孔内丝扣连接有密封接头(1)，上盖(2)顶部另一侧设有一个方形的玻璃窗口，窗口下正对设在电路板(3)上的液晶屏(5)，拉压力传感器(8)、油压传感器(11)、气体流量传感器(18)、气体压力传感器(21)、油温传感器(26)、油流量传感器(27)、加热温度传感器(30)、霍尔传感器(32)的动力及信号线缆穿过不锈钢过线管(24)，电加热件(31)穿过加热管(29)，经过隔板(7)上的过线孔(6)与电路板(3)连接，过线孔(6)处做密封处理，电路板(3)上的电源线与信号线通过密封接头(1)与油井多参数采集及套管气定压回收装置(A)外部的电源及控制器(37)连接，电路板(3)上设有微控器、RS485串口模块、蓝牙模块等电子元件，电路板左右两侧分别设有一个磁控的霍尔开关，其中一个霍尔开关控制液晶屏(5)显示翻页，另一个霍尔开关控制蓝牙开启及关闭。
2.根据权利要求1所述的一种油井多参数采集及套管气定压回收装置，其特征在于：在套管气管线(39)外侧设有隔热保温管，防止低温及气体膨胀低温，造成套管气管线(39)内结冰。
3.根据权利要求1所述的一种油井多参数采集及套管气定压回收装置，其特征在于：由定压螺栓(4)、弹簧(14)、球阀(16)组成的定压集气装置或由电磁气阀代替，由电路板(3)连接继电器，根据气体压力传感器(21)压力值来控制。
4.根据权利要求1所述的一种油井多参数采集及套管气定压回收装置，其特征在于：接头的电源或由市电经电源转换替代。
5.根据权利要求1所述的一种油井多参数采集及套管气定压回收装置，其特征在于：小型风力发电(34)、太阳能电池板(35)及控制器(37)或直接安装在抽油机架子上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610715488.5A CN107762481A (zh) | 2016-08-17 | 2016-08-17 | 一种油井多参数采集及套管气定压回收装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610715488.5A CN107762481A (zh) | 2016-08-17 | 2016-08-17 | 一种油井多参数采集及套管气定压回收装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107762481A true CN107762481A (zh) | 2018-03-06 |
Family
ID=61264236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610715488.5A Pending CN107762481A (zh) | 2016-08-17 | 2016-08-17 | 一种油井多参数采集及套管气定压回收装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107762481A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108457623A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-08-28 | 李青坤 | 套管气回收装置 |
| RU201342U1 (ru) * | 2020-08-28 | 2020-12-11 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Соединительный узел бурового инструмента с обсадной колонной |
| CN118088055A (zh) * | 2024-03-08 | 2024-05-28 | 太原理工大学 | 重力热管钻孔施工及回收装置 |
-
2016
- 2016-08-17 CN CN201610715488.5A patent/CN107762481A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| RU201342U1 (ru) * | 2020-08-28 | 2020-12-11 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Соединительный узел бурового инструмента с обсадной колонной |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180306 |