油田压裂作业压裂液压元件集中控制方法及系统与流程

    专利查询2026-01-22  4


    本公开属于油田储层改造中压裂装备控制,特别涉及油田压裂作业压裂液压元件集中控制方法及系统。


    背景技术:

    1、页岩气革命以来,水平井体积压裂被广泛推广应用,“万方液、千方砂”的压裂作业成为常态。新疆油田环玛湖地区、吉木萨尔页岩油是近年来发现的2个10亿吨级大油田之一。为了能够在最短时间能扩大产能,新疆油田在环玛湖地区、吉木萨尔页岩油区块均采用桥塞射孔工艺方式,进行储层改造施工作业。受提升现场改造效率,降低单井作业成本等因素影响,目前水平井储层改造工作,均采用工厂化拉链式压裂施工。“周期长、液量大、节奏快”是工厂化水平井压裂施工的最为显著的特点之一。如何降低施工作业成本、缩短施工周期,提升人员设备工作效率,保障人员设备安全,成为后续水平井压裂施工作业的挑战。因此开展压裂液压元件远程操控、联动操控方法研究,对提升现场作业流程切换效率、保障施工作业安全,降低现场作业风险等方面具有重大意义。

    2、压裂现场液压元件主要包含:高压液控旋塞阀、井口液压平板阀等,在工厂化压裂作业工程中主要用于阻断高压压裂液体,其主要耐压等级有35mpa,70mpa,105mpa,140mpa以应对不同作业工况,目前国内外均有液压元件制造厂家,国外压裂用旋塞阀厂家主要有:spm、fmc、anson等,国内压裂用旋塞阀厂家主要有:四机厂、宝石厂、烟台杰瑞等厂家,虽然部分厂家推出了液控旋塞阀,但是目前压裂作业现场主要使用的旋塞阀均为手动操控,压裂施工过程中进入高压区对旋塞阀进行开关作业,对操作人员存在一定的人身伤害风险,同时伴随着压裂作业施工工艺日益复杂,压裂作业流程切换涉及到多个关键旋塞阀的联合作业,现有作业模式存在较大的人为误操作风险,对参与施工作业的人员、设备造成一定的安全风险,从而影响现场压裂作业安全提速增效工程的开展。

    3、现有工厂化压裂作业模式下,压裂施工完毕后倒换作业流程需要25~30min,在一定程度上还制约着施工作业效率的进一步提升。

    4、液压元件在油田作业现场有着较为广泛的使用场景,如:压裂分流撬控制、压裂井口控制、各种类型防喷器紧急关闭、井下安全阀等均扮演者不可或缺的角色,但是现有的液压压控制装置仍处于需要人工进行手动操控,仍存在着较大的人为误操作风险,对现场作业造成较大损失。


    技术实现思路

    1、针对上述问题,本公开提供油田压裂作业压裂液压元件集中控制方法,所述方法包括:

    2、对于每个液压阀件,确定相映射的压裂作业流程;所述液压阀件被预先配置在目标压裂场景中;

    3、基于每个所述液压阀件的压裂作业流程,确定所述液压阀件的流程速度模板;

    4、根据所述液压阀件的流程速度模板,设置在对应的压裂作业流程下,所述液压阀件作业流程的切换速度,并调节所述液压阀件的控制油路排量。

    5、优选地,对于每个液压阀件,确定映射的压裂作业流程,包括:

    6、对所述液压阀件进行编号,并确定不同液压阀件液缸容积;

    7、根据不同的液压阀件液缸容积设定压裂作业流程中液压阀件的开关时间。

    8、优选地,对所述液压阀件进行编号之后,还包括:

    9、对每个所述液压阀件进行液缸容积设定,液缸容积设定值依据预先设定的液缸容积库进行选择。

    10、优选地,调节所述液压阀件的控制油路排量,包括:

    11、通过液压油排量调节阀对每个所述液压阀件所在液压油路的控制油路排量进行调节;所述液压油路排量调节阀的调节参数被预先配置在所述目标压裂场景中。

    12、优选地,当所述目标压裂场景中的施工压力超过压力安全阈值时,所述集中控制平台关闭所有所述液压阀件。

    13、本公开还提出油田压裂作业压裂液压元件集中控制系统,所述系统包括:

    14、第一确定模块,用于对于每个液压阀件,确定映射的压裂作业流程;所述液压阀件被预先配置在目标压裂场景中;

    15、第二确定模块,用于基于每个所述液压阀件的压裂作业流程,确定所述液压阀件的流程速度模板;

    16、设置模块,用于根据所述液压阀件的流程速度模板,设置在对应的作业流程下,所述液压阀件作业流程的切换速度,并调节所述液压阀件的控制油路排量。

    17、优选地,第一确定模块,用于对于每个液压阀件,确定映射的压裂作业流程,包括:

    18、对所述液压阀件进行编号,并确定不同液压阀件液缸容积;

    19、根据不同的液压阀件液缸容积设定压裂作业流程中液压阀件的开关时间。

    20、优选地,设置模块,用于调节所述液压阀件的控制油路排量,包括:

    21、通过液压油路排量调节阀对每个所述液压阀件所在液压油路的控制油路排量进行调节;所述液压油路排量调节阀的调节参数被预先配置在所述目标压裂场景中。

    22、本公开还提出一种电子设备,包括:

    23、处理器以及存储器;

    24、所述处理器调用所述存储器存储的计算机程序,以执行上述任一项所述的油田压裂作业压裂液压元件集中控制方法。

    25、本公开还提出一种计算机可读存储介质,

    26、所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序,当所述计算机程序被处理器执行时,使得所述处理器能够执行上述任一项所述的油田压裂作业压裂液压元件集中控制方法。

    27、本公开具有以下有益效果:

    28、(1)本公开在现场进行试验时,选择试验场景为工厂化四井平台施工,根据现场实际作业流程,在液压集中控制站操控界面,对各个作业流程以及关联的液压旋塞阀、平板阀进行编辑,以及一键操控。如:一号井施工流程为一号、五号平板阀开启,剩余平板阀以及旋塞阀保持关闭,操控人员选择该流程操作后,一键选择开启该流程,所有的液压控制元件由全部关闭,切换至一号井施工流程用时≤1min,同时在液压集中站操控见面实时反馈各个液控元件开关状态,进而实现了施工作业流程一键切换;

    29、(2)同时试验模拟了施工作业过程中发生压裂砂堵时,所有液压控制单元紧急操控时处置方案,具体为:当一号井发生砂堵时,操控人员通过集中控制系统,实现了所有液压控制元件的一键式关闭,当操控人员控制所有压裂设备回到安全状态后,操控人开启9号、13号旋塞阀,整个流程切换时间≤1min,相较于传统流程切换方式,流程切换效率提升80%,在提升流程切换效率的同时,降低操作人员在高压区暴露的几率,保障了操作人员人身安全,满足工厂化压裂施工现场各种实际操作要求;

    30、(3)同时液控单元集中控制系统与压裂装备操控系统还具备安全互锁功能,当液压控制元件流程不正确时,所有压裂装备挂挡升油门等操作军均被锁定,无法执行保障了作业现场的施工作业安全。

    31、本公开的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本公开而了解。本公开的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。



    技术特征:

    1.油田压裂作业压裂液压元件集中控制方法,其特征在于,所述方法包括:

    2.根据权利要求1所述的油田压裂作业压裂液压元件集中控制方法,其特征在于,

    3.根据权利要求2所述的油田压裂作业压裂液压元件集中控制方法,其特征在于,

    4.根据权利要求1所述的油田压裂作业压裂液压元件集中控制方法,其特征在于,

    5.根据权利要求2所述的油田压裂作业压裂液压元件集中控制方法,其特征在于,

    6.油田压裂作业压裂液压元件集中控制系统,其特征在于,所述系统包括:

    7.根据权利要求6所述的油田压裂作业压裂液压元件集中控制系统,其特征在于,

    8.根据权利要求6所述的油田压裂作业压裂液压元件集中控制系统,其特征在于,

    9.一种电子设备,其特征在于,包括:

    10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,


    技术总结
    本公开属于油田储层改造中压裂装备控制技术领域,特别涉及油田压裂作业压裂液压元件集中控制方法及系统。所述方法包括:对于每个液压阀件,确定映射的压裂作业流程;所述液压阀件被预先配置在目标压裂场景中;基于每个所述液压阀件的压裂作业流程,确定所述液压阀件的流程速度模板;根据所述液压阀件的流程速度模板,设置在对应的压裂作业流程下,所述液压阀件作业流程的切换速度,并调节所述液压阀件的控制油路排量。本公开在现场进行试验时,选择试验场景为工厂化四井平台施工,根据现场实际作业流程,在液压集中控制站操控界面,对各个作业流程以及关联的液压旋塞阀、平板阀进行编辑,以及一键操控。

    技术研发人员:孟磊峰,徐传友,何建,王渊,刘晓东,吴欣,曾从良
    受保护的技术使用者:中国石油天然气集团有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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