智能井油管损伤监测及泄漏定位技术研究
发布时间：2019-11-07 22:49
【摘要】：油管作为井底油气开采输送的重要的通道,在石油工业采油作业中发挥着重大作用。井下油管若发生损坏泄漏,轻则影响油气生产,严重时会导致油管断落、油井报废,引发重大安全事故。目前由于井下信号采集、数据传输控制技术的限制,特别是水平井缺乏相应技术,油管检测多以离线检测为主,通常在油管下入到井底前、起出至地面后或者修井阶段对油管进行损伤检测,无法实现在生产阶段对井底油管进行实时在线监测,无法保障油管的运行安全。近几年,智能井技术的出现,解决了井下信号采集、数据传输的难题,这使得在生产阶段对油管进行损伤和泄漏监测成为可能。据此,本文进行了智能井油管损伤监测及泄漏定位技术研究。本文先对智能井技术、现有的管道损伤检测、监测及泄漏定位技术进行了研究,结合智能井实际工况,选出了最适合智能井油管在线损伤监测及泄漏定位的基本方法：基于电位阵列法的油管损伤监测方法以及基于压力传感器阵列压力信号检测的油管泄漏定位方法。基于电位阵列法基本原理以及智能井油管工况,本文提出了智能井油管电位阵列法损伤监测理论,首先提出了改进的FSM油管损伤监测模型,分析了井下温度变化对油管损伤监测的影响,提出了智能井电位阵列法油管周向、轴向电极布置方案,进行了均匀腐蚀、局部腐蚀电极间电位变化仿真分析,形成了智能井油管损伤判定理论,并给出了智能井油管损伤监测系统总体设计。基于压力信号泄漏检测方法,根据井下泄漏可能出现油管内压力增大或减小的工况,提出了智能井油管泄漏定位方法——基于压力传感器阵列的瞬态压力梯度泄漏定位法。结合泄漏仿真分析,给出了泄漏信号检测及定位方法,探讨了瞬态压力梯度定位法关键技术,进一步分析了井下压力传感器阵列布置方式、布置数目,给出了智能井油管压力传感器阵列信号采集系统设计方案。最后,本文搭建了一套管道循环系统,进行了智能井油管泄漏定位的模拟实验,验证了智能井油管瞬态压力梯度定位法的可行性、有效性,进一步分析验证了瞬态压力梯度法定位技术以及传感器布置方式数目、泄漏量大小对泄漏定位的影响。本研究作为井下油管损伤在线监测及泄漏定位技术的初步探讨,对保障油管运行安全、减少井下油管泄漏安全事故有着重要作用,该研究对今后井下油管在线监测研究有着重要的借鉴意义。
【图文】：
管长期处于复杂恶劣的井下环境中，且油管的主要构造为钢制合金构造，所Ｗ油管不可逡逑避免的会遭受应力机械损伤、腐蚀损伤等损坏，常见的油管损伤表现形式主要有油管腐逡逑蚀、变形、穿孔、破裂、断裂等，图１－１为各种油管损伤图。油管损伤轻则影响油气生逡逑产，严重时会导致油井报废，引发重大安全事故。据相关数据显示，国家每年因油管损逡逑伤生产事故蒙受的金额亏损达上亿元Ｗ，由此可见，油管的安全运行非常重要，对井下逡逑油管进行损伤监测研究十分必要。逡逑图１－１油管损伤缺陷固逡逑目前油管检测主要有Ｈ种方式—是在井曰安装缺陷检测传感器系统，在油管下逡逑入、提升时对油管进行检测二是在油管修复厂安装无损探伤检测线，对取出的油管逡逑进行检测Ｈ是在修井阶段下入各种测井仪器进行油管检测这几种方式都属于离逡逑线检测。逡逑相比这些离线检测，在生产阶段对油管进行长期在线监测更符合生产需要，在线监逡逑测可Ｗ实时获取油管运行时的各项有用参数，并根据监测数据实时判定油管的损伤情况，逡逑根据预判的情况适时更换油管，同时通过在线监测可实现油管损坏泄漏实时报警定位，逡逑并根据定位结果及时更换损伤段油管
智能井油管损伤监测及泄漏定位技术研究逡逑息传输系统传达生产指令从而控制油井生产Ｐ３，图１－２为Ｓｎｉａｒｔｗｅｌｌ智能井系统构造图，逡逑其主要由光纤电绳、流入控制阀、安全阀、封隔器、井下仪器筒、油管、套管等组成，，逡逑课题基于该智能井系统１２０ｍ长的水平段油管进行研究。逦逡逑图１－２智能井系统构造图逡逑鉴于油管生产阶段监测的必要性和安全运行的重要性，本文进行了智能井油管损伤逡逑监测及泄漏定位技术研究，提出了油管损伤监测和泄漏定位方法。得益于先进的智能井逡逑井下信息传输控制技术，本研究既可Ｗ即时掌握生产阶段油管的剩余壁厚情况，从而适逡逑时更换损伤严重的油管，又可Ｗ针对突发油管损坏泄漏进行实时报警定位，找出泄漏点逡逑位置，及时更换油管，大大减小了油管发生安全事故的概率，减少不必要的修井次数，逡逑－定程度上节约了成本，提\隽擞途
本文编号：2557515
【图文】：
管长期处于复杂恶劣的井下环境中，且油管的主要构造为钢制合金构造，所Ｗ油管不可逡逑避免的会遭受应力机械损伤、腐蚀损伤等损坏，常见的油管损伤表现形式主要有油管腐逡逑蚀、变形、穿孔、破裂、断裂等，图１－１为各种油管损伤图。油管损伤轻则影响油气生逡逑产，严重时会导致油井报废，引发重大安全事故。据相关数据显示，国家每年因油管损逡逑伤生产事故蒙受的金额亏损达上亿元Ｗ，由此可见，油管的安全运行非常重要，对井下逡逑油管进行损伤监测研究十分必要。逡逑图１－１油管损伤缺陷固逡逑目前油管检测主要有Ｈ种方式—是在井曰安装缺陷检测传感器系统，在油管下逡逑入、提升时对油管进行检测二是在油管修复厂安装无损探伤检测线，对取出的油管逡逑进行检测Ｈ是在修井阶段下入各种测井仪器进行油管检测这几种方式都属于离逡逑线检测。逡逑相比这些离线检测，在生产阶段对油管进行长期在线监测更符合生产需要，在线监逡逑测可Ｗ实时获取油管运行时的各项有用参数，并根据监测数据实时判定油管的损伤情况，逡逑根据预判的情况适时更换油管，同时通过在线监测可实现油管损坏泄漏实时报警定位，逡逑并根据定位结果及时更换损伤段油管
智能井油管损伤监测及泄漏定位技术研究逡逑息传输系统传达生产指令从而控制油井生产Ｐ３，图１－２为Ｓｎｉａｒｔｗｅｌｌ智能井系统构造图，逡逑其主要由光纤电绳、流入控制阀、安全阀、封隔器、井下仪器筒、油管、套管等组成，，逡逑课题基于该智能井系统１２０ｍ长的水平段油管进行研究。逦逡逑图１－２智能井系统构造图逡逑鉴于油管生产阶段监测的必要性和安全运行的重要性，本文进行了智能井油管损伤逡逑监测及泄漏定位技术研究，提出了油管损伤监测和泄漏定位方法。得益于先进的智能井逡逑井下信息传输控制技术，本研究既可Ｗ即时掌握生产阶段油管的剩余壁厚情况，从而适逡逑时更换损伤严重的油管，又可Ｗ针对突发油管损坏泄漏进行实时报警定位，找出泄漏点逡逑位置，及时更换油管，大大减小了油管发生安全事故的概率，减少不必要的修井次数，逡逑－定程度上节约了成本，提\隽擞途
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