[发明专利]一种三超气井的带压环空采样分析系统和方法

说明书

本申请涉及一种带压环空采样分析系统和方法，包括环空取样单元、气液分离单元、组分分析单元和数据处理单元，所述环空取样单元与所述气液分离单元连接，所述气液分离单元与所述组分分析单元连接，所述数据处理单元与所述环空取样单元、所述气液分离单元和所述组分分析单元连接。本申请的带压环空采样分析系统和方法，适应高温、高压、高深度气井环空产出物的组分分析，能够同时测试环空压力、温度和流量。

技术领域

本申请涉及一种三超气井的带压环空采样分析系统和方法，适用于气井监测和完整性管理的技术领域。

背景技术

环空带压是指气井套管环空间产生的有危害的异常压力。由于天然气井井下状况复杂，管柱泄漏和温度变化都会导致环空压力异常。如果环空带压值过高，易导致表层套管炸裂、石油设备爆炸等严重后果。现有技术中，都需要通过一定的技术实现对环空带压气井的实时监测。但现有监测系统中，分别存在着监测参数少、设备复杂、连线混乱等缺陷。

相关的现有技术包括：某种地面压力监测自动记录仪，该仪器主要功能是自动记录井口环空压力的变化，从而为环空压控测试工作提供实时的压力数据，为现场进行环空加压、恒压及泄压等操作提供技术支持；某种井口设备现场气密封检测系统，属于井口设备的现场检测诊断技术，检测系统通过输出140MPa的水压或高压氮气，实时监测井口设备密封情况，并通过声发射技术对井口设备进行查漏；某种DRPWD随钻环空压力监测系统，该系统由无线随钻测量工具和随钻环空压力测量工具组成，可测量环空井底的压力、温度数据并实时传输到地面，以便准确了解井底温度和压力变化的情况，提高了控压钻井、深井、欠平衡井的钻井控制精度，为现场操作提供技术支持；某种井下液面监测系统，该系统可连续测量环空内的液面位置，根据环空液面深度得出压井液的泄漏速率，为合理确定起下钻期间的吊灌压井液量提供依据；某种环空压力测试与诊断系统，该系统具备0.01MPa的高精度压力实时存储和传输、环空气质组分分析、环空流体PH值分析以及泄压自动点火等功能，实现了环空异常带压井的快速诊断和分析。

目前已有的环空压力诊断系统的压力级和温度均不能满足例如环空压力120MPa、地层温度200℃的高温高压需求，不适应高温高压气井的环空产出物在线测试，不能实现全自动在线测试。

发明内容

本申请的目的是设计一种三超气井的带压环空采样分析系统和方法，其能够满足测试压力120MPa、温度200℃的要求，实现了全自动在线测试。

本申请涉及一种带压环空采样分析系统，包括环空取样单元、气液分离单元、组分分析单元和数据处理单元，所述环空取样单元与所述气液分离单元连接，所述气液分离单元与所述组分分析单元连接，所述数据处理单元与所述环空取样单元、所述气液分离单元和所述组分分析单元连接。

其中，所述环空取样单元包括至少一个环空取样分管路，所述至少一个环空取样分管路汇总至取样总管；所述气液分离单元包括气液分离器，所述气液分离器的进口通过所述取样总管连接到环空层，所述气液分离器的上部设有气相输出总管，所述气相输出总管连接到气相色谱仪；所述气液分离器的下部设有液相输出总管，所述液相输出总管连接液相色谱分离管和离子色谱分离管，所述液相色谱分离管连接到液相色谱仪，所述离子色谱分离管连接到离子色谱仪；所述气液分离器的底部还设有排空管。

其中，所述数据处理单元包括数据采集器、控制器和分析终端，所述数据采集器和所述控制器连接，所述控制器和所述分析终端连接，所述控制器和所述离子色谱仪、所述液相色谱仪、所述气相色谱仪之间分别连接；所述数据采集器与所述环空取样分管路、所述液相输出总管、所述液相色谱分离管、所述离子色谱分离管、所述气相输出总管连接；所述液相输出总管上设有控制阀和减压阀，所述液相色谱分离管和所述离子色谱分离管上设有控制阀、压力传感器和流量计；所述气相输出总管上设有控制阀、压力传感器、节流阀、减压阀和流量计，并与所述气相色谱仪连接；所述至少一个环空取样分管路上分别设有控制阀、节流阀、单向阀、压力传感器和温度传感器，在所述取样总管上设有控制阀和流量计。

本申请还涉及一种带压环空采样分析方法，包括以下步骤：