一种针对深海海底井口的环空压力监测及控制装置，包括安装在装置底部的气体入口处，在气体入口处上方安装了下活塞，下活塞通过连杆与上活塞相连，在上活塞下方安装有缓冲装置；在装置设置有气体出口；气体入口处安装有压力传感器，压力传感器的输出端连接PLC逻辑控制单元并通过动力装置连接上活塞；当气体入口处流体的压力高于预设的上限压力值时，流体推动下活塞向上移动，使流体通过气体出口流出，进行泄压；当环空压力信号低于预设的压力值时，在液压泵所提供的压力、弹簧弹力以及压缩流体所产生备压的三种情况下，使得下活塞将装置内的流体通过气体入口处压入套管环空进行补压；本实用新型专利技术具有结构简单，方便实用，不易腐蚀的特点。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种井口环空压力控制装置，特别涉及一种针对深海海底井口的环空压力监测及控制装置。
技术介绍
不同于陆地和浅水油气田的干式井口装置，深水油气井井口装置采用水下采油树和套管头。由于深海油气井套管结构复杂，形成多个密闭环空。然而，在开发过程中，温度效应引起的密闭环空流体膨胀，产生环空压力带压现象，严重威胁管柱的安全及井筒完整性。国内外针对油气井套管环空压力的研究主要针对陆地和浅水高温高压井，对深水井套管环空压力的研究少，相关文献也主要是对套管环空压力管理措施的研究。由于海底套管头装置的特殊性，只能通过1/2英寸管线对A环空压力进行泄压及补压控制，不能对B、C、D环空压力进行监测及控制，且此方法易造成管线堵塞，造成误判；现有装置不能按照API RP 90作业流程对环空的密封性、完整性进行测试；在大排量注入作业时，环空液体收缩造成环空压力下降，导致环空出现真空，进而吸入氧气，造成腐蚀。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术的目的旨在提供一种针对深海海底井口的环空压力监测及控制装置，可以有效的解决管线堵塞，造成误判的问题，具有操作结构简单，方便实用，不易腐蚀的特点。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种针对深海海底井口的环空压力监测及控制装置，包括安装在装置底部的流体入口1，在流体入口1上方安装了下活塞8，下活塞8通过连杆7与上活塞6相连，在上活塞6下方安装有缓冲装置，所述的缓冲装置与下活塞8之间连接有弹簧12；在装置的侧面与弹簧12对应位置设置有流体出口13；所述的流体入口1安装有压力传感器2，压力传感器2的输出端连接PLC逻辑控制单元3，PLC逻辑控制单元3的输出端通过动力装置连接上活塞6。所述的动力装置包括与PLC逻辑控制单元3的输出端连接的液压泵4，液压泵4的输出端连接液压缸5，液压缸5内配置有上活塞6。所述的缓冲装置包括依次安装在上活塞6下方的固定隔板9与活动隔板11，在固定隔板9与活动隔板11之间为压缩气体10；在活动隔板11下方连接有弹簧12。本技术与现有技术相比具有以下优点：1.本技术可对海底井口环空进行实时监测与控制，实现自动泄压功能，减少人员劳动强度。2.本技术可以实现API RP 90标准中规定的套管环空密封性、完整性测试。且大排量注入作业时，可对套管环空补压，提高作业过程油套管安全系数，确保井筒完整性。3.本技术使用弹簧-气体压力系统作为压力缓冲结构，明显提高系统响应速度。附图说明图1为本技术的结构原理图。图2为环空压力监测及控制装置与海底套管头安装位置示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，对技术做进一步的描述：如图1所示：一种针对深海海底井口的环空压力监测及控制装置，包括安装在装置底部的流体入口1，在流体入口1上方安装了下活塞8，下活塞8通过连杆7与上活塞6相连，在上活塞6下方安装有缓冲装置，所述的缓冲装置与下活塞8之间连接有弹簧12；在装置的侧面与弹簧12对应位置设置有流体出口13；所述的流体入口1安装有压力传感器2，压力传感器2的输出端连接PLC逻辑控制单元3，PLC逻辑控制单元3的输出端通过动力装置连接上活塞6。所述的动力装置包括与PLC逻辑控制单元3的输出端连接的液压泵4，液压泵4的输出端连接液压缸5，液压缸5内配置有上活塞6。所述的缓冲装置包括依次安装在上活塞6下方的固定隔板9与活动隔板11，在固定隔板9与活动隔板11之间为压缩气体10；在活动隔板11下方连接有弹簧12。压力传感器2用于实时检测海底井口套管环空压力，并生成相应的环空压力信号。流体出口13用于当入口处压力高于预设的压力上限值时，流体可通过泄压口流出，从而进行泄压。PLC逻辑控制单元3用于接收压力传感器2的压力信号，再根据所接收的压力信号与预设的下限压力值进行对比，当环空压力信号低于预设的下限压力值时，通过增压机构(液压泵，液压缸，活塞，连杆，固定隔板，压缩气体及弹簧)将装置内的流体压入套管环空内，进行增压，直至环空压力信号达到预设的下限压力值时，关闭增压机构，停止补压。如图2所示：将套管头17分为上下两个部分，在套管头17中间加装环空压力监测与控制装置，上套管头、环空压力监测与控制装置及下套管头之间通过连接法兰盘16进行连接，在套管头17内侧分别设置有外层管柱14和内层管柱19，在外层管柱14和内层管柱19与套管头17接触处分别安装有外层管柱悬挂器15和内层管柱悬挂器18。本技术的工作原理：1.自动泄压：当流体入口1流体的压力高于预设的上限压力值Pmax时，流体推动下活塞8向上移动，使流体通过流体出口13流出，进行泄压。下活塞8向上移动的同时压缩弹簧12，弹簧12又使得活动隔板11向上移动，将部分压力传递给压缩气体10，从而对环空压力起到缓冲的作用，保护套管安全。2.补压：压力传感器2对流体入口1的压力进行实时检测，压力传感器2将压力信号传送到逻辑控制单元3，逻辑控制单元3将压力信号与预设的下限压力值进行对比控制液压泵4，当环空压力信号低于预设的压力值时，启动液压泵4使液压缸5工作，液压缸5推动上活塞6向下移动，上活塞6与连杆7以及下活塞8相连，连杆7推动下活塞8向下移动，下活塞8又使活动隔板11与下活塞8之间安装的弹簧12向下拉伸，弹簧12向下拉动活动隔板11，活动隔板11与固定隔板9间装有压缩气体10，在液压泵4所提供的压力、弹簧12弹力以及压缩气体所产生备压的三种情况下，共同作用使得下活塞8将装置内的流体通过流体入口1压入套管环空，从而进行补压。直至环空压力信号达到预设的下限压力值时，逻辑控制单元3控制关闭液压泵4，停止补压。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种针对深海海底井口的环空压力监测及控制装置，其特征在于，包括安装在装置底部的流体入口(1)，在流体入口(1)上方安装了下活塞(8)，下活塞(8)通过连杆(7)与上活塞(6)相连，在上活塞(6)下方安装有缓冲装置，所述的缓冲装置与下活塞(8)之间连接有弹簧(12)；在装置的侧面与弹簧(12)对应位置设置有流体出口(13)；所述的流体入口(1)安装有压力传感器(2)，压力传感器(2)的输出端连接PLC逻辑控制单元(3)，PLC逻辑控制单元(3)的输出端通过动力装置连接上活塞(6)。
【技术特征摘要】
1.一种针对深海海底井口的环空压力监测及控制装置，其特征在于，包括安装在装置底部的流体入口(1)，在流体入口(1)上方安装了下活塞(8)，下活塞(8)通过连杆(7)与上活塞(6)相连，在上活塞(6)下方安装有缓冲装置，所述的缓冲装置与下活塞(8)之间连接有弹簧(12)；在装置的侧面与弹簧(12)对应位置设置有流体出口(13)；所述的流体入口(1)安装有压力传感器(2)，压力传感器(2)的输出端连接PLC逻辑控制单元(3)，PLC逻辑控制单元(3)的输出端通过动力装置连接上活塞(6)。...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛帅，李洁月，刘琼，郑杰，魏晓冬，姚杰，窦益华，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61
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