带压作业实训系统和带压作业实训方法

摘要

本申请是关于一种带压作业实训系统和带压作业实训方法，属于油气开采技术领域。所述带压作业实训系统包括柱塞泵、水罐、空气压缩机、储气井、模拟井和带压作业设备。所述柱塞泵通过第一管路与所述水罐的进水口连通，所述水罐的出水口通过第二管路与所述模拟井的进口连通。所述空气压缩机通过第三管路与所述储气井的进气口连通，所述储气井的出气口通过第四管路与所述模拟井的进口连通。所述带压作业设备安装在所述模拟井的井口处。采用本申请实施例提供的带压作业实训系统，可以对作业人员进行有效的带压作业培训，从而降低作业人员现场作业时的风险。

说明书

技术领域

本申请涉及油气开采技术领域，具体涉及一种带压作业实训系统和带压作业实训方法。

背景技术

气井带压作业是在不进行压井，井筒内还有压力的情况下，利用专用设备及配套技术完成带压起下管柱、井筒修理等作业，能避免储层伤害、保护地面环境、缩短作业周期，能够为气井长期开发和稳定生产提供良好基础。

在气井带压作业现场，作业压力较高，作业具有较高风险，所以对作业人员的业务熟练程度以及作业人员之间配合的默契程度有较高的要求。

因此，如何在进入气井带压作业现场前对作业人员进行培训，保证作业人员现场作业的安全性是一个值得研究的问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种带压作业实训系统和带压作业实训方法，可以解决相关技术中存在的技术问题，所述带压作业实训系统和带压作业实训方法的技术方案如下：

第一方面，提供了一种带压作业实训系统，所述带压作业实训系统包括柱塞泵、水罐、空气压缩机、储气井、模拟井和带压作业设备；

所述柱塞泵通过第一管路与所述水罐的进水口连通，所述水罐的出水口通过第二管路与所述模拟井的进口连通；

所述空气压缩机通过第三管路与所述储气井的进气口连通，所述储气井的出气口通过第四管路与所述模拟井的进口连通；

所述带压作业设备安装在所述模拟井的井口处。

在一种可能的实现方式中，所述带压作业实训系统还包括气液分离器、放空消音器和蓄水池；

所述气液分离器的进口通过第五管路与所述模拟井的出口连通；

所述气液分离器的出气口与所述放空消音器连通，所述气液分离器的出水口与所述蓄水池连通。

在一种可能的实现方式中，所述带压作业实训系统还包括液体流量监测仪和气体流量监测仪；

所述液体流量监测仪位于所述第二管路上，所述气体流量监测仪位于所述第四管路上。

在一种可能的实现方式中，所述带压作业实训系统还包括井口压力监测仪；

所述井口压力监测仪位于所述模拟井的井口处。

在一种可能的实现方式中，所述第一管路、所述第二管路、所述第三管路、所述第四管路和所述第五管路均具有控制阀。

在一种可能的实现方式中，所述第二管路具有两个控制阀，分别为第一控制阀和第二控制阀，所述第一控制阀和所述第二控制阀分别位于所述液体流量监测仪的两侧；

所述第四管路具有两个控制阀，分别为第三控制阀和第四控制阀，所述第三控制阀和所述第四控制阀分别位于所述气体流量监测仪的两侧。

在一种可能的实现方式中，所述带压作业实训系统还包括计算机；

所述计算机被配置为，基于所述液体流量监测仪、所述气体流量监测仪和/或所述井口压力监测仪监测到的数据，调节对应的控制阀的阀门开度，以使所述模拟井的井口压力保持在目标压力范围内。

在一种可能的实现方式中，所述计算机还被配置为，基于所述液体流量监测仪、所述气体流量监测仪和/或所述井口压力监测仪监测到的数据，控制所述柱塞泵和/或所述空气压缩机开启或关闭，以使所述模拟井的井口压力保持在所述目标压力范围内。

第二方面，提供了一种带压作业实训方法，该方法应用在上述带压作业实训系统中的计算机中，所述方法包括：

控制所述柱塞泵和所述空气压缩机开启，以将所述水罐中的水输入到所述模拟井中，将所述储气井中的空气输入到所述模拟井中；

当监测到所述模拟井的井口压力达到目标压力时，控制所述柱塞泵和所述空气压缩机关闭。

在一种可能的实现方式中，所述当监测到所述模拟井的井口压力达到目标压力时，控制所述柱塞泵和所述空气压缩机关闭之后，所述方法还包括：

当监测到所述模拟井的井口压力低于第一目标压力阈值时，控制所述柱塞泵和所述空气压缩机开启，直至所述模拟井的井口压力达到所述目标压力；

当监测到所述模拟井的井口压力高于第二目标压力阈值时，控制所述第五管路上的控制阀开启，直至所述模拟井的井口压力达到所述目标压力；

其中，所述目标压力位于所述第一目标压力阈值和所述第二目标压力阈值之间。

本申请的实施例提供的技术方案至少包括以下有益效果：

本申请实施例提供了一种带压作业实训系统，在该带压作业实训系统中，通过柱塞泵、水罐、空气压缩机和储气井的配合，可以将模拟井的井口压力调节至目标压力，该目标压力可以为带压作业现场的气井的井口压力，从而，作业人员可以在该模拟井的井口安装的带压作业设备上进行实训，降低作业人员现场作业的风险。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。在附图中：

图1是本申请实施例示出的一种带压作业实训系统的示意图；

图2是本申请实施例示出的一种带压作业实训系统的示意图；

图3是本申请实施例示出的一种带压作业实训方法的流程图。

图例说明：

1、柱塞泵；

2、水罐；

3、空气压缩机；

4、储气井；

5、模拟井；

6、带压作业设备；

7、气液分离器；

8、放空消音器；

9、蓄水池；

10、液体流量监测仪；

11、气体流量监测仪；

12、井口压力监测仪；

13、计算机；

a、第一管路，b、第二管路，c、第三管路，d、第四管路，e、第五管路；

01、第一控制阀，02、第二控制阀，03、第三控制阀，04、第四控制阀，05、第五控制阀，06、第六控制阀，07、第七控制阀，08、第八控制阀，09、第九控制阀。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例作进一步地详细描述。

气井带压作业是在不进行压井、井筒内还有压力的情况下，利用专用设备及配套技术完成带压起下管柱、井筒修理等作业，能避免储层伤害、保护地面环境、缩短作业周期，能够为气井长期开发和稳定生产提供良好基础。

在气井的开发现场，如气井带压下入生产油管，作业压力较高，作业具有较高风险。由于带压作业的特殊性，生产单位对现场施工队伍的作业人员也有较高的要求，作业人员对业务的熟练程度和作业人员配合的默契程度也直接关系到施工的安全与效率。但由于带压作业本身具有的风险性，作业人员不能直接进入作业现场进行培训。作业人员需要在具备一定的操作熟练度后，方能进行现场操作和作业。

然而，带压作业的实践培训相对滞后，造成施工队伍和作业人员和素质参差不齐，也增加了现场作业的风险。

本申请实施例提供了一种带压作业实训系统，如图1所示，带压作业实训系统包括柱塞泵1、水罐2、空气压缩机3、储气井4、模拟井5和带压作业设备6。柱塞泵1通过第一管路a与水罐2的进水口连通，水罐2的出水口通过第二管路b与模拟井5的进口连通。空气压缩机3通过第三管路c与储气井4的进气口连通，储气井4的出气口通过第四管路d与模拟井5的进口连通。带压作业设备6安装在模拟井5的井口处。

其中，柱塞泵1用于将水罐2中储存的水输入到模拟井5中。

水罐2用于储存水。

空气压缩机3用于将空气输送至储气井4中。

储气井4用于储存空气。通过设置储气井4可以减少模拟井5的井口压力波动，具体的，当模拟井5的井口压力降低时，储气井4中的空气进入到模拟井5中，为模拟井5补压；当模拟井5的井口压力升高时，模拟井5中的空气进入到储气井4中，从而模拟井5的井口压力降低。

模拟井5用于模拟实际的气井，可以理解为实际气井的缩小版本。

带压作业设备6安装在模拟井5的井口，由作业人员对其进行操作。

本申请实施例所示的方案，本申请实施例提供了一种带压作业实训系统，在该带压作业实训系统中，通过柱塞泵1、水罐2、空气压缩机3和储气井4的配合，可以将模拟井5的压力调节至目标压力，该目标压力可以为带压作业现场的气井的井口压力，从而，作业人员可以在该模拟井5的井口安装的带压作业设备6上进行实训，降低作业人员现场作业的风险。

本申请实施例提供的带压作业实训系统，有效解决了带压作业人员的培训的问题，降低了带压作业人员受伤、操作设备损坏的风险，对气藏高效开发具有重要的意义。

在一种具体的实现方式中，带压作业实训系统还包括气液分离器7、放空消音器8和蓄水池9。气液分离器7的进口通过第五管路e与模拟井5的出口连通。气液分离器7的出气口与放空消音器8连通，气液分离器7的出水口与蓄水池9连通。

其中，气液分离器7用于将气体和液体进行分离，包括进口、出气口和出水口。

放空消音器8用于将模拟井5放出的空气输入到外界环境中，并且可以降低空气放入到外界环境中时的噪音。

蓄水池9用于储存模拟井5放出的水。

本申请实施例所示的方案，通过上述设置，使得模拟井5放出的水，可以储存在蓄水池9中，避免了水资源的浪费。并且，使得模拟井5放出的空气，可以以很低的噪音放空到外界环境中，避免了噪音污染。

在一种具体的实现方式中，带压作业实训系统还包括液体流量监测仪10和气体流量监测仪11。液体流量监测仪10位于第二管路b上，气体流量监测仪11位于第四管路d上。

其中，液体流量监测仪10用于监测第二管路b上的液体流量。

气体流量监测仪11用于监测第四管路d上的气体流量。

本申请实施例所示的方案，通过在第二管路b上设置液体流量监测仪10，可以明确获知输入至模拟井5内的液体的流量。通过在第四管路d上设置气体流量监测仪11，可以明确获知输入至模拟井5内的气体的流量。

并且，通过液体流量监测仪10和气体流量监测仪11的配合，还可以确定模拟井5的井口压力。

在一种具体的实现方式中，带压作业实训系统还包括井口压力监测仪12。井口压力监测仪12位于模拟井5的井口处。

其中，井口压力监测仪12用于监测模拟井5的井口压力。

本申请实施例所示的方案，通过在模拟井5的井口处设置井口压力检测仪12，可以明确获知模拟井5的实时井口压力，从而，便于控制模拟井5的井口压力在目标压力范围内。

在一种具体的实现方式中，第一管路a、第二管路b、第三管路c、第四管路d和第五管路e均具有控制阀。

本申请实施例所示的方案，通过在第一管路a、第二管路b、第三管路c、第四管路d和第五管路e设置控制阀，更加便于控制输入至模拟井5的液体和气体的流量，从而更加便于控制模拟井5的井口压力。

示例性的，如图1或2所示，第二管路b具有两个控制阀，分别为第一控制阀01和第二控制阀02，第一控制阀01和第二控制阀02分别位于液体流量监测仪10的两侧。第四管路d具有两个控制阀，分别为第三控制阀03和第四控制阀04，第三控制阀03和第四控制阀04分别位于气体流量监测仪11的两侧。

如图1或2所示，第一管路a具有第五控制阀05，第三管路c具有第六控制阀06，第五管路e具有第七控制阀07。另外，在柱塞泵1处设置有第八控制阀08，在空气压缩机3处设置有第九控制阀09。

在一种具体的实现方式中，带压作业实训系统还包括计算机13。计算机13被配置为，基于液体流量监测仪10、气体流量监测仪11和/或井口压力监测仪12监测到的数据，调节对应的控制阀的阀门开度，以使模拟井5的井口压力保持在目标压力范围内。

其中，计算机13与液体流量监测仪10、气体流量监测仪11和井口压力监测仪12均电性连接，能够接收液体流量监测仪10、气体流量监测仪11和井口压力监测仪12检测到的数据。

另外，计算机13还与上述第一控制阀01、第二控制阀02、第三控制阀03、第四控制阀04、第五控制阀05、第六控制阀06、第七控制阀07、第八控制阀08和第九控制阀09均电性连接，能够控制这些阀门的阀门开度。

本申请实施例所示的方案，本申请实施例提供的带压作业实训系统还可以包括计算机13，从而带压作业实训系统的模拟井5能够在计算机13的自动控制下保持在目标压力范围内，减少了带压作业实训系统的操作员的工作量。

在一种具体的实现方式中，计算机13还被配置为，基于液体流量监测仪10、气体流量监测仪11和/或井口压力监测仪12监测到的数据，控制柱塞泵1和/或空气压缩机3开启或关闭，以使模拟井5的井口压力保持在目标压力范围内。

本申请实施例所示的方案，本申请实施例提供的计算机13还可以通过控制柱塞泵1和/或空气压缩机3的开启或关闭，来调节模拟井5的井口压力。例如，当模拟井5中的井口压力降低时，可以通过开启柱塞泵1和空气压缩机3，以为模拟井5补压。

下面，对本申请实施例提供的带压作业实训系统进行更加详细的示例性说明：

本申请实施例提供的带压作业实训系统以柱塞泵1作为动力，驱动水罐2内的水，经液体流量监测仪10输入至模拟井5的井底。水从模拟井5排出时，首先经气液分离器7分离，然后进入蓄水池9中储存。

空气通过空气压缩机3加压输入至储气井4，然后经气体流量监测仪11输入至模拟井5。空气从模拟井5排出时，首先经气液分离器7分离，然后进入放空消音器8进行放空。

模拟井5的井口安装有压力监测仪12，可以实时对井口压力进行监测。

液体流量监测仪10、气体流量监测仪11和井口压力监测仪12监测到的数据均可以传输到计算机13上，计算机13控制各个控制阀对水和气的流量进行控制，从而对井口压力进行控制。

本申请实施例还提供了一种带压作业实训方法，如图3所示，该方法应用在计算机13中，该方法包括：

步骤301，控制柱塞泵1和空气压缩机3开启，以将水罐2中的水输入到模拟井5中，将储气井4中的空气输入到模拟井5中。

在实施中，当带压作业实训开始时，先组装好带压作业实训系统。然后，计算机13控制柱塞泵1和空气压缩机3开启，以向模拟井5输入空气和水。

在这一过程中，可以通过井口压力监测仪12实时监测模拟井5的井口压力。还可以通过液体流量监测仪10监测液体流量，通过气体流量监测仪11监测气体流量。并且，还可以通过井口压力监测仪12、液体流量监测仪10和气体流量监测仪11监测到的数据，调节各个管路上的控制阀的阀门开度。

步骤302，当监测到模拟井5的井口压力达到目标压力时，控制柱塞泵1和空气压缩机3关闭。

其中，模拟井5的井口压力可以是通过井口压力监测仪12监测得到的，也可以是通过液体流量监测仪10和气体流量监测仪11监测到的数据计算得到的。

在实施中，当监测到模拟井5的井口压力达到目标压力时，可以控制柱塞泵1和空气压缩机3关闭。

在带压作业实训过程中，模拟井5的井口压力可能会发生变化，当模拟井5的井口压力变化不大时，例如，当模拟井5的井口压力降低时，储气井4中的空气进入到模拟井5中，为模拟井5补压；当模拟井5的井口压力升高时，模拟井5中的空气进入到储气井4中，从而模拟井5的井口压力降低。

当井口压力的变化过大时，例如，当监测到模拟井5的井口压力低于第一目标压力阈值时，控制柱塞泵1和空气压缩机3开启，直至模拟井5的井口压力达到目标压力。

而当监测到模拟井5的井口压力高于第二目标压力阈值时，控制第五管路e上的控制阀开启，直至模拟井5的压力井口达到目标压力。

其中，目标压力位于第一目标压力阈值和第二目标压力阈值之间。

下面，对本申请实施例提供的带压作业实训系统的具体应用过程进行更加详细的示例性说明：

(1)在模拟井5的井口安装带压作业设备6。

(2)连通带压作业实训系统中的所有管路和电路，在水罐2中注水，并对水罐2进行试漏与调试。

(3)通过计算机13控制柱塞泵1向模拟井5内灌注适量体积的水，并且，通过计算机13控制空气压缩机3驱动气体进入储气井4，储气井4后端控制阀控制气体输入至模拟井5，直至模拟井5的井口压力达到实验设计压力(即目标压力)。

(4)作业人员进入各自操作工位进行操作，例如，带压下入油管、带压起出油管的操作。

在操作过程中，随着油管的下入，模拟井5的井口压力会升高，与作业现场实际工况不符，此时通过井口压力监测仪12监测到压力升高，当监测到压力高于第二目标压力阈值时，通过计算机13控制第五管路e上的控制阀开启，卸掉高出的压力。

随着油管的起出，模拟井5的井口压力会降低，与作业现场实际工况不符，此时通过井口压力检测仪12监测到压力降低，当监测到压力低于第一目标压力阈值时，通过计算机13控制柱塞泵1和空气压缩机3开启，向模拟井5输入水和空气，进行补压。

需要补充的是，在实际作业现场带压下入油管和带压起出油管时，气井的实际井口压力几乎不会发生变化。当监测到压力升高或降低的幅度不大时，计算机可以不做控制，而是通过储气井4减少压力波动。

(5)培训结束，作业人员取下带压作业设备6，恢复模拟井5井口，通过计算机13控制柱塞泵1和空气压缩机3关闭。

在本申请实施例中，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。