[发明专利]一种多相流节流压力控制装置及方法

说明书

本发明公开了一种多相流节流压力控制装置，包括高压气液分离罐、背压阀、液位变送器、液位调节阀和控制系统；所述高压气液分离罐用于分离来自井筒内的高压压井液及其携带的气体，所述高压气液分离罐上分别引出气体管路和液体管路；所述背压阀设置在气体管路上，用于放空所述高压气液分离罐内分离后的气体；所述液位变送器连接在高压气液分离罐上，用于监测所述高压气液分离罐内的液位；所述液位调节阀设置在液体管路上；所述控制系统与液位变送器和液体调节阀连接，并被配置成根据所述液位变送器监测的液位控制液体调节阀的开度。

技术领域

本发明涉及石油天然气工业压井工艺室外实验技术领域，特别涉及一种多相流节流压力控制装置及方法。

背景技术

随着世界能源被大量开采及消耗，能源形势日益紧张，国内外各大油田的主力产油区块逐渐向地质情况复杂、储层物性差的区块转移，导致在油气井钻探过程中，时常会遇到压力敏感性强、安全密度窗口狭窄的地层，或者井下多套压力系统使钻井作业异常复杂，极易发生地层流体侵入井内的现象，如果不能及时排除，会使地层压力和钻井液柱压力之间的平衡遭到破坏，从而出现溢流、井喷等事故，增加了非生产时间，导致勘探的费用大幅提高，需要及时进行压井控制。油气井的压力控制一直以来都是世界各钻井承包商非常重视的一项技术。井控技术在我国也是越来越受到重视，它对于预防井喷事故的发生具有非常重大的意义。

井控的涵义是通过控制油气井压力，使井底压力略微大于地层压力，既不发生井涌也不压漏地层，从而实现欠平衡钻井。节流压井管汇控制系统是井控系统的重要组成部分，而节流阀则是应用在节流压井管汇上，通过控制流体流量，使整个油气生产系统保持在一个理想的压力平衡关系上的关键部件。在控压钻井系统中，通过调节节流管汇上的节流阀开度来实现对井口回压的控制，以维系整个钻井过程中井口压力的平衡。在高压气井的压井或欠平衡钻井过程中，通过在井口设置节流阀来调节控制由井底返出的钻井液压力，以控制井底压力。

从现有的技术来看，有学者(张桂林2013.07)在常规井控装置上加入了旋转防喷器，采用常规井控管汇，并结合手动或液动节流阀和平板阀，来稳定井筒里的液量，以此来提高窄安全密度窗口地层控压钻井的安全性，如遇气液两相时，便在井口加装一个分离器，把气相分离出去，然后稳定液相里的液量来实现稳定控压钻井，该方法比较简单，自动化控制精度有待提高；也有部分学者设计了井口分离器装置，并和节流阀结合使用，大多用在防止多相流体中液体段塞增长方面，而对于稳定调控压井过程中井筒内压力的研究有限：CN212535598 U公开了一种天然气气井井口加热节流预处理及液化系统，包含二级过滤分离器及分子筛脱水撬等，对类固体及液体杂质进行预处理，并进行节流稳压，以便进行后续天然气液化生产；CN 204060668 U公开了一种油田油气集输系统分井计量工艺流程中的立式油气分离器，采用了均布有凹槽和孔的多层波纹板，具有油气分离效果好和分离效率高的优点，减小筒体长度，适用于油气比较大的混合物或者是从油井里直接进入分离器的混合物；以上方法多用于油气生产阶段，用来预防段塞流形成导致的压力波动问题，在钻井井控节流阶段还未见类似产品出现。因此，有必要提出一种多相流节流压力准确控制装置，能够简单同时高效地对压井过程井筒内压力进行精确调控，以此来提高压井工作的成效。

发明内容

针对上述问题，本发明的其中一个目的是提供一种多相流节流压力控制装置，利用该装置稳定在压井过程中气液两相流动状态下出口压力，提高压井工作的成效。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种多相流节流压力控制装置：包括高压气液分离罐、背压阀、液位变送器、液位调节阀和控制系统；

所述高压气液分离罐用于分离来自井筒内的高压压井液及其携带的气体，所述高压气液分离罐上分别引出气体管路和液体管路；

所述背压阀设置在气体管路上，用于放空所述高压气液分离罐内分离后的气体；

所述液位变送器连接在高压气液分离罐上，用于监测所述高压气液分离罐内的液位；