一种集成式井下油管泄漏地面检测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种集成式井下油管泄漏地面检测系统，该系统包括：声波检测分系统，所述声波检测分系统可设置在待检测环空闸板阀上，用于接收油套环空中的泄漏声波；示踪剂注入检测分系统，所述示踪剂注入检测分系统用于通过混合天然气和示踪剂气体注入油套环空中，进行示踪剂浓度检测；液面检测分系统，所述液面检测分系统用于通过产生和接收油套环空中的声波，检测油套环空内液面深度；监测控制系统，所述监测控制系统用于实时采集管线温度、压力、流量和泄漏声波信号，并对采集的数据进行分析实现对系统控制及泄漏状态诊断。本发明专利技术能够在地面完成井下油管泄漏的监测诊断且不会干扰油气井日常生产，实现低成本高效率检测。

【技术实现步骤摘要】
一种集成式井下油管泄漏地面检测系统
本专利技术是关于一种集成式井下油管泄漏地面检测系统，涉及气井井下油管泄漏检测

技术介绍
在气井生产中，油管泄漏会导致天然气泄漏至油管和生产套管之间的环空中，影响气井产量，危害气井安全生产，严重时甚至会发生井喷、井涌。油管泄漏检测一直是油气田开发中需要解决的重点和难点，开发井下油管泄漏检测系统对于监测井下油管泄漏状态，保障气井安全生产有重要意义。目前，井下管柱泄漏检测系统以测井工具为主，无论是温度测井还是噪声测井都需要将测井仪器下放到井底，然后在上提的过程中进行全井检测。这个过程中会涉及到动管柱作业，且多数需要气井关井停产，同时伴随着巨大的经济损失及风险。基于声波的井下泄漏检测原理是通过检测环空内的声波实现对井下泄漏的检测，基于示踪剂的检测原理是将示踪剂从环空注入然后在油嘴出口检测示踪剂的浓度来诊断泄漏。目前，开发出一套不影响气井生产的，便于在地面进行操作的井下油管泄漏检测综合检测系统具有十分重要的意义和应用价值，同时弥补了国内在气井井下管柱泄漏地面检测系统领域的空白。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种用于实时在线监测/检测气井井下油管泄漏状态的集成式井下油管泄漏地面检测系统，能够高效低成本且不影响气井正常生产的方式，在地面检测井下油管泄漏状态。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种集成式井下油管泄漏地面检测系统，该系统包括：声波检测分系统，所述声波检测分系统可设置在待检测环空闸板阀上，用于接收油套环空中的泄漏声波；示踪剂注入检测分系统，所述示踪剂注入检测分系统用于通过混合天然气和示踪剂气体注入油套环空中，进行示踪剂浓度检测；液面检测分系统，所述液面检测分系统用于通过产生和接收油套环空中的声波，检测油套环空内液面深度；监测控制系统，所述监测控制系统用于实时采集管线温度、压力、流量和泄漏声波信号，并对采集的数据进行分析实现对系统控制及泄漏状态诊断。进一步地，所述声波检测分系统包括传感器固定装置和第一声波传感器；所述传感器固定装置设置为堵头型，所述传感器固定装置一端设置所述第一声波传感器，所述传感器固定装置另一端开设有泄压口，所述传感器固定装置内设置泄压通道，所述第一声波传感器通过贯穿设置在所述传感器固定装置内的高压密封连接器与所述监测控制系统进行通讯。进一步地，所述示踪剂注入检测分系统包括注入系统和检测系统；所述注入系统包括示踪剂源注入管、增压器、缓冲器、恒压阀、单向阀、混合器、高压气源注入管、第一气液分离器以及混合气体注入管；所述示踪剂源注入管通过软管连接示踪剂源，示踪剂依次经过所述增压器、缓冲器和恒压阀进入所述混合器；同时，所述高压气源注入管通过软管连接外部高压气源，高压气源经过所述第一气液分离器进入所述混合器与示踪剂充分混合，经由所述混合气体注入管注入待检测环空中；所述检测系统包括检测气体入口、第二气液分离器、减压阀和示踪剂检测仪，高压天然气经过软管连接所述检测气体入口，依次通过所述第二气液分离器和减压阀后进入所述示踪剂检测仪。进一步地，所述液面检测分系统包括前腔体、后腔体、电磁阀和第二声波传感器；其中，所述前腔体与后腔体是两个独立的密封腔体，中间通过所述电磁阀连接，所述后腔体设置有泄压接口，所述第二声波传感器设置在所述前腔体内，用于拾取油套环空中的液面回波。进一步地，所述监测控制系统包括传感器模块、采集模块和智能控制诊断模块，所述传感器模块包括温度变送器、第一压力变送器、第二压力变送器、第三压力变送器、第一流量计和第二流量计；所述传感器模块根据需要分别安装在声波检测分系统、示踪剂注入检测分系统以及液面检测分系统的管线上，用于监测运行过程中的工况参数，并通过所述采集模块和智能控制诊断模块进行采集并调节控制；其中，所述温度变送器、第一压力变送器、第一流量计分别用于监测高压气源的温度、压力和流量，所述第二压力变送器、第二流量计分别用于监测混合前示踪剂气体的压力和流量，所述第三压力变送器用于监测混合气体注入待测环空时的压力。进一步地，所述声波检测分系统、示踪剂注入检测分系统、液面检测分系统和监测控制系统集成为一个撬装系统。进一步地，所述声波检测分系统、示踪剂注入检测分系统、液面检测分系统和监测控制系统独立工作时，根据需要将各系统的接口分别连接至不同的待检测环空；所述声波检测分系统、示踪剂注入检测分系统、液面检测分系统和监测控制系统联合工作时，根据需要将各系统的接口连接在一个待检测环空上。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本专利技术可以将声波检测分系统、示踪剂注入检测分系统、液面检测分系统和监测控制系统集成为一个撬装系统，集成了声波、液面、示踪剂检测功能，各分系统既能独立工作又能联合工作，系统能够在不影响气井生产的同时在地面对井下油管泄漏进行检测操作，整体结构设计可靠，该系统操作简单方便，集成声波、示踪剂、液面原理的多源融合检测系统，检测高效且成本低；2、本专利技术整体结构以示踪剂分系统为主，声波检测分系统和液面检测分系统融合在其中，在检测中只需切换不同的分系统接口来实现个分系统独立工作及联合工作，从而实现在地面对井下油管泄漏状态进行检测诊断；综上，本专利技术结构设计简单、可靠，检测高效经济，能够在地面完成井下油管泄漏的监测诊断且不会干扰油气井日常生产，实现低成本高效率检测，可以广泛应用在井下油管泄漏监测/检测中。附图说明图1是本专利技术的集成式井下油管泄漏地面检测系统原理图；图2是本专利技术的集成式井下油管泄漏地面检测系统结构示意图；图3是本专利技术的声波检测分系统的结构示意图；图4是本专利技术的液面检测分系统的声波装置结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。本专利技术的井下油管泄漏地面检测原理为：(1)当井下油管发生泄漏时会在油套环空中产生泄漏声波，检测该声波信号即可获得井下油管泄漏信息；(2)可以向油套环空内持续注入示踪剂气体，当示踪剂气体运移至油管泄漏孔处会继续向油管内运移，之后随着油管内的高压天然气流运移至井口，通过分析油嘴出来的天然气中示踪剂成分也可以获得井下油管的泄漏信息；(3)油套环空中存在一定高度的环空保护液，在对油套环空进行泄压操作时环空液面高度会出现波动，因此，对油套环空液面高度的监测也可以反映出井下油管的泄漏状态。基于上述井下油管泄漏地面检测原理，如图1～4所示，本专利技术提供集成式井下油管泄漏地面检测系统，包括声波检测分系统1、示踪剂注入检测分系统2、液面检测分系统3和监测控制系统4；其中，声波检测分系统1、示踪剂注入检测分系统2、液面检测分系统3和监测控制系统4集成为一个结构紧凑的撬装系统；使用时，上述分系统可以独立工作，根据需要将各分系统的接口分别连接至不同的待检测环空即可；上述分系统也能联合工作，根据需要将各分系统的接口连接在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成式井下油管泄漏地面检测系统，其特征在于，该系统包括：声波检测分系统，所述声波检测分系统可设置在待检测环空闸板阀上，用于接收油套环空中的泄漏声波；示踪剂注入检测分系统，所述示踪剂注入检测分系统用于通过混合天然气和示踪剂气体注入油套环空中，进行示踪剂浓度检测；液面检测分系统，所述液面检测分系统用于通过产生和接收油套环空中的声波，检测油套环空内液面深度；监测控制系统，所述监测控制系统用于实时采集管线温度、压力、流量和泄漏声波信号，并对采集的数据进行分析实现对系统控制及泄漏状态诊断。

【技术特征摘要】
1.一种集成式井下油管泄漏地面检测系统，其特征在于，该系统包括：声波检测分系统，所述声波检测分系统可设置在待检测环空闸板阀上，用于接收油套环空中的泄漏声波；示踪剂注入检测分系统，所述示踪剂注入检测分系统用于通过混合天然气和示踪剂气体注入油套环空中，进行示踪剂浓度检测；液面检测分系统，所述液面检测分系统用于通过产生和接收油套环空中的声波，检测油套环空内液面深度；监测控制系统，所述监测控制系统用于实时采集管线温度、压力、流量和泄漏声波信号，并对采集的数据进行分析实现对系统控制及泄漏状态诊断。2.根据权利要求1所述的集成式井下油管泄漏地面检测系统，其特征在于，所述声波检测分系统包括传感器固定装置和第一声波传感器；所述传感器固定装置设置为堵头型，所述传感器固定装置一端设置所述第一声波传感器，所述传感器固定装置另一端开设有泄压口，所述传感器固定装置内设置泄压通道，所述第一声波传感器通过贯穿设置在所述传感器固定装置内的高压密封连接器与所述监测控制系统进行通讯。3.根据权利要求1所述的集成式井下油管泄漏地面检测系统，其特征在于，所述示踪剂注入检测分系统包括注入系统和检测系统；所述注入系统包括示踪剂源注入管、增压器、缓冲器、恒压阀、单向阀、混合器、高压气源注入管、第一气液分离器以及混合气体注入管；所述示踪剂源注入管通过软管连接示踪剂源，示踪剂依次经过所述增压器、缓冲器和恒压阀进入所述混合器；同时，所述高压气源注入管通过软管连接外部高压气源，高压气源经过所述第一气液分离器进入所述混合器与示踪剂充分混合，经由所述混合气体注入管注入待检测环空中；所述检测系统包括检测气体入口、第二气液分离器、减压阀和示踪剂检测仪，高压天然气经过软管连接所述检测气体入口，依次通过所述第二气液分离器...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘书杰，樊建春，文敏，李强，曹砚锋，杨向前，刘迪，邱浩，何英明，范志利，武治强，
申请(专利权)人：中海石油中国有限公司，中海石油中国有限公司北京研究中心，
类型：发明
国别省市：北京,11