一种智能间开排水采气系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种智能间开排水采气系统及其控制方法，计算气井液柱高度和单次运行产气量和产液量，判断是否对生产运行进行优化；根据计算结果，采用最小套压法和压变速率法进行关井时间结果优化，确定关井时长，运行新的关井时间；根据计算结果，采用套压微升法和压变速率法进行开井时间结果优化，确定开井时长，运行新的开井时间；采用井筒容积法分别计算筒井积液量、日产气和日产水；根据结果，采用直接法和间接法分别判断阀门的开度，通过精确测量阀门开度完成控制。本发明专利技术每口气井使用最有效的控制方式，具有防冻堵，提高每口井的生产效率，产生更大的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种智能间开排水采气系统及其控制方法
本专利技术属于天然气开采
，具体涉及一种智能间开排水采气系统及其控制方法。
技术介绍
在天然气开采中应用广泛，是气井排水采气的重要工艺。气井生产中后期，因井底压力和产气量低，气井携液能力差，导致井筒积液不断增多严重影响气井的正常生产，部分气井甚至出现积液停产现象，间开排水采气系统能够实现开关井，保障气井正常高效生产。间开排水采气系统是天然气开采中使用的一种生产工艺，现有间开排水采气系统只是能够进行简单模式，不能够根据实时气井井况形成高效的控制，产气量效率低，同时由于在开井的过程中不能够准确测量开度，容易产生冻堵(截流效应)。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种智能间开排水采气系统及其控制方法，具有智能模式，可以针对每口气井使用最有效的控制方式，还具有防冻堵，提高每口井的生产效率，产生更大的经济效益。本专利技术采用以下技术方案：一种智能间开排水采气控制方法，包括以下步骤：S1、计算气井液柱高度和单次运行产气量和产液量，判断是否对生产运行进行优化；S2、根据步骤S1的计算结果，采用最小套压法和压变速率法进行关井时间结果优化，确定关井时长，运行新的关井时间；S3、根据步骤S1的计算结果，采用套压微升法和压变速率法进行开井时间结果优化，确定开井时长，运行新的开井时间；S4、采用井筒容积法分别计算筒井积液量、日产气和日产水；S5、根据步骤S2、S3和S4的结果，采用直接法和间接法分别判断阀门的开度，通过精确测量阀门开度完成控制。具体的，步骤S1中，当本次产气量或产液量小于上次产气量或产液量的5％～10％时对生产运行进行优化。具体的，步骤S2中，通过对开井期间取得的油套压数据按设定步长，当步长大于0时，套压开始上升时，或其无限接近0时回复达到最大化，采用压力优化法确定关井时机；通过对关井期间取得的油套压数据按设定步长，观察油套压得回压速率，当回压速率小于设定值时，快速压力恢复结束，进入缓慢恢复期，此时开井，通过压变速率法对最小套压法和压力优化法结果进行约束。进一步的，压力优化法确定关井时机中，套压差Pcx和油压差Pox计算如下：Pcx＝|Pci+n-Pci|Pox＝|Poi+n-Poi|其中，Pci为第i个套压；Pci+n为第i+n个套压；n为积分步长；Poi为第i个油压；Poi+n为第i+n个油压。具体的，步骤S3中，当以上液面到达井口时所对应的井口套压即为最小工作套压，最小套压计算如下：Pcmin＝(Pp+Ptf+Pa+(Plw+Plf)*L)其中，Pcmin为最小套压；Pp为举升所需压力；Ptf为井口油压；Pa为大气压；Plw为举升1m3液柱到井口所需压力；Plf为流体摩擦引起的损失压力；L为举升液体体积。具体的，步骤S4中，井筒液柱体积具体为：Pcg+ρw*g*hcw＝Ptg+ρw*g*htw其中，htw为油套连通处油管液柱高度，Pcg为油套环空液面处气柱压力，ρw为密度，g为重力，hcw为高度，Ptg为油管液面处气柱压力，Pg为井低压力，P为井口压力，hw为液柱高度；单次运行产液量为：V＝V1-V2V1＝htw1*π*Φt2/4+hcw1*π*(Φc2-Φt2)/4V2＝htw2*π*Φt2/4+hcw2*π*(Φc2-Φt2)/4其中，V为单次运行产液量；V1为开井前井筒液柱体积；V2为关井后井筒液柱体积；htw1为开井前油管气柱高度；hcw1为开井前套管气柱下深；htw2为关井后油管气柱高度；hcw2为关井后套管气柱下深；单次运行产气量具体为：Q＝Q1+Q2Q1＝(Ptmax-Ptmin)*htg*π*Φt2/4+(Pcmax-Pcmin)*hcg*π*(Φc2-Φt2)/4Q2＝P'*t*htg*π*Φt2/4+P'*t*hcg*π*(Φc2-Φt2)/4其中，Q为单次运行产气量；Q1为井筒压降产气量；Q2为地层补给产气量；Ptmax为开井油压，既油压最大值；Ptmin为关井油压，Pcmax为最大套压，Pcmin为最小套压；P'为—开井期间地层补给速率，数值等于关井后套压压恢速率最大值；t为开井时间；htg为油管气柱高度；hcg为套管气柱下深；Φt为油管内径；Φc为油管内径。具体的，步骤S5中，根据方差特性计算直接测量法和间接测量在过去K个周期内稳定性，得出直接测量结果和间接测量结果的方差值并取倒数，得到各自所占的权重及权重比重，按照权重比值取其角度值，最后相加在一起为最终的开度值θ。更进一步的，最终开度值θ为：其中，U为直接测量方差倒数和间接测量方差倒数之和，θz为开度直接测量值，Uz为直接测量方差的倒数，Uj为间接测量方差的倒数，θj为开度间接测量值。本专利技术的另一个技术方案是，一种智能间开排水采气系统，采用所述的智能间开排水采气控制方法，包括控制器，控制器分别连接第一数字压力传感器，第二数字压力传感器和第三数字压力传感器用于采集气井的压力值，通过连接流量传感器用于采集气井的液位数据；控制器连接液晶模块和按键用于操作控制，控制器通过电池阀与气动薄膜调节阀连接；控制器通过通信模块与服务器连接，用于实时上传数据并接收服务器下发的命令。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术一种智能间开排水采气控制方法，采用开度直接法和间接法保证了开度的准确性，在开井的过程中控制阀门开度，同时监测气体流量和温度数据来控制阀门开度，从而防止冻堵。进一步的，采用智能的开关气井方法，更高效的开关气井，最大程度的提高采气量。本专利技术一种智能间开排水采气系统，增加了智能调节模式，能够实时根据井况控制气井开关。综上所述，本专利技术每口气井使用最有效的控制方式，具有防冻堵，提高每口井的生产效率，产生更大的经济效益。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术系统连接示意图；图2为本专利技术智能控制流程图。其中：1.控制器；2.按键；3.液晶模块；4.通信模块；5.服务器；6.电磁阀；7.气动薄膜调节阀；8.流量传感器；9.第一数字压力传感器；10.液位传感器；11.磁力传感器；12.第二数字压力传感器；13.第三数字压力传感器。具体实施方式在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。请参阅图1，本专利技术一种智能间开排水采气系统，包括控制器1、按键2、液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能间开排水采气控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、计算气井液柱高度和单次运行产气量和产液量，判断是否对生产运行进行优化；/nS2、根据步骤S1的计算结果，采用最小套压法和压变速率法进行关井时间结果优化，确定关井时长，运行新的关井时间；/nS3、根据步骤S1的计算结果，采用套压微升法和压变速率法进行开井时间结果优化，确定开井时长，运行新的开井时间；/nS4、采用井筒容积法分别计算筒井积液量、日产气和日产水；/nS5、根据步骤S2、S3和S4的结果，采用直接法和间接法分别判断阀门的开度，通过精确测量阀门开度完成控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种智能间开排水采气控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、计算气井液柱高度和单次运行产气量和产液量，判断是否对生产运行进行优化；
S2、根据步骤S1的计算结果，采用最小套压法和压变速率法进行关井时间结果优化，确定关井时长，运行新的关井时间；
S3、根据步骤S1的计算结果，采用套压微升法和压变速率法进行开井时间结果优化，确定开井时长，运行新的开井时间；
S4、采用井筒容积法分别计算筒井积液量、日产气和日产水；
S5、根据步骤S2、S3和S4的结果，采用直接法和间接法分别判断阀门的开度，通过精确测量阀门开度完成控制。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，当本次产气量或产液量小于上次产气量或产液量的5％～10％时对生产运行进行优化。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，通过对开井期间取得的油套压数据按设定步长，当步长大于0时，套压开始上升时，或其无限接近0时回复达到最大化，采用压力优化法确定关井时机；通过对关井期间取得的油套压数据按设定步长，观察油套压得回压速率，当回压速率小于设定值时，快速压力恢复结束，进入缓慢恢复期，此时开井，通过压变速率法对最小套压法和压力优化法结果进行约束。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，压力优化法确定关井时机中，套压差Pcx和油压差Pox计算如下：
Pcx＝|Pci+n-Pci|
Pox＝|Poi+n-Poi|
其中，Pci为第i个套压；Pci+n为第i+n个套压；n为积分步长；Poi为第i个油压；Poi+n为第i+n个油压。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，当以上液面到达井口时所对应的井口套压即为最小工作套压，最小套压计算如下：
Pcmin＝(Pp+Ptf+Pa+(Plw+Plf)*L)
其中，Pcmin为最小套压；Pp为举升所需压力；Ptf为井口油压；Pa为大气压；Plw为举升1m3液柱到井口所需压力；Plf为流体摩擦引起的损失压力；L为举升液体体积。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中，井筒液柱体积具体为：



Pcg+ρw*g*hcw＝Ptg+ρw*g*htw
Pg＝P*e1.25*10-4*ρw*hw
其中，htw为油套连通处油管液柱高度，Pcg为油套环空液面处气柱压力，ρw为密度，g为重力...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘毅，杨少峰，林树兴，许伟，聂伟航，
申请(专利权)人：中测测控西安研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61