[发明专利]一种天然气气井智能生产控制装置

说明书

本发明公开了一种天然气气井智能生产控制装置，包括智能控制单元、显示及操作单元、执行器单元、阀体单元和注醇控制单元，其中，智能控制单元用于采集智能生产控制装置前后的介质压力、温度和流量数据，并形成符合气井生产规律的生产制度及应对不同冻堵程度的控制策略；显示及操作单元用于显示工作参数及运行状态，并在异常工况下进行手动开关井操作；执行器单元用于驱动阀体单元的阀杆沿轴向方向移动，以使阀门打开或关闭；注醇控制单元用于根据应对不同冻堵程度的策略向阀体单元的过流通道内注入醇类物质以消除过流通道的堵塞。本发明实现气井生产的智能化控制、智能预警处置，并采取有效控制策略缓解冻堵趋势，提高生产效率。

技术领域

本发明属于油气田开采技术领域，具体涉及一种天然气气井智能生产控制装置。

背景技术

天然气井的产量会随着储层开发过程、开采策略、运行制度、季节性用气变化等因素进行调整，同时也会由于气井间歇生产、生产安全保护、设备停产检修等原因进行开关井操作，特别是应对天然气水合物冻堵、控制柱塞工具进行携液产气等复杂操作，仅仅依靠人工经验判断操作已经显得力所不及，而且伴随气井数量逐年增加，气井的日常开、关井、气量调整作业量逐年增多，采用传统方式人工手动操作针阀不仅工作量剧增、生产效率低下，也存在一定的人员安全隐患，不符合目前油气田数字化、智能化建设需求。

结合目前天然气的开采要求，现有开采模式中存在如下问题：(1)气井生产管理方法受气藏物性影响巨大，欲使气井持续稳产、增产，必须在气井的全生命周期进行精细化管理，需要根据气井的动态监测数据实时调整生产制度，具备变速调节、快速开关、数据监测、安全预警、分布控制、稳定可靠的智能控制阀是解决气井智能化管理的先决条件。(2)气井生命周期内的精细化管理，要求控制阀具有宽调节范围、高调节精度、可控调节速度、以及快速开关特性和高硬度、耐冲蚀、防腐性好的特点，而目前现场使用的手动针阀、气动阀、电动阀等都不具备上述性能要求。(3)气井在冬季生产过程中，天然气经过井口针阀由于温度迅速降低极易形成天然气水合物，造成节流部位冻堵，严重影响冬季生产。(4)现有气井生产控制模式经过自动化、数字化改造后，普遍采用集中采集集中控制的方式实现生产管理，虽然在一定程度上提高了自动化水平，减少了人工参与工作量，但缺乏对动态生产数据的分析挖掘，不能有效利用生产数据实现稳产、增产的目的，且存在可靠性差、建设维护成本高的问题。

目前，气井生产地面开关井控制普遍采用的方法有：(1)手动针阀与紧急截止阀的组合应用，主要通过人工开井的方式现场操作实现生产控制。工作过程通过人工控制手动针阀开度，依靠操作人员经验判断实现开关井操作。紧急情况下，超出预设压力通过触发紧急截止阀关闭生产管线。(2)气动薄膜阀的应用，采用气动薄膜阀代替手动针阀的操作，可通过远程指令控制实现远程开关井操作。(3)电动控制阀的应用，采用电动控制阀代替手动针阀或气动薄膜阀，具有一定的调节特性，可通过远程指令控制实现远程开关井操作。

现有的气井控制方法存在如下缺点：(1)手动针阀调节特性较差，通过操作人员经验判断进行开关井操作，对于高套压气井的开井操作常常导致紧急截止阀动作，且需要人工现场操作，开井效率低、工作量大、存在较大安全隐患。(2)气动薄膜阀通过远程进行开关井操作，依然存在调节特性差，控压能力不足的缺点，且需要利用套管气经过分离、过滤、调压后引入气动薄膜阀，现场安装较为复杂，安装维护成本较大。(3)电动控制阀具备一定的调节控压能力，长期使用仍然存在关井不严，存在一定渗漏量的缺点。

目前气井生产现场应用的上述控制方法，需要人工现场操作或远程操作，无法根据井况变化进行气井生产智能优化控制实现气井稳产、增产，判断并解决“冻堵”、安全预警等问题，且长期使用存在防腐耐磨性差、寿命短等诸多问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种天然气气井智能生产控制装置。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种天然气气井智能生产控制装置，包括智能控制单元、显示及操作单元、执行器单元、阀体单元和注醇控制单元，其中，