一种空气泡沫驱采油井场装置及其工艺技术领域
本发明涉及空气泡沫驱油技术在油气田地面工程中的应用，具体涉及一种空气泡
沫驱采油井场装置及其工艺。
背景技术
长庆油田属于典型的特/超低渗透油藏，储层物性差、非均质性强、微裂缝发育，原
始气油比高。油区内试验空气泡沫驱油技术后，存在较高的气窜风险，尤其在加密区，预测
气窜后气油比可达到500m3/t以上；气窜一旦发生将严重威胁地面集输管网和下游油气集
输站场的安全。
与此同时，油藏内耗氧量不明确，注入气体运移和积聚方向不明，投资和运行成本
压力大等众多因素，限制注入端减氧指标的下调，因此现场存在较大的安全生产风险和爆
炸风险。
目前，国内已开展空气泡沫驱油试验的油田，大多采取采油树井口手动放空的方
式进行直接泄压，不仅增加操作人员的劳动强度，还存在严重的安全隐患。因此，解决空气
泡沫驱油技术与地面工程安全问题势在必行。
发明内容
本发明的目的是克服空气泡沫驱油人员操作劳动强度大且存在安全隐患的技术
问题，提供一种空气泡沫驱采油井场装置及其工艺。
本发明的技术方案是提供了一种空气泡沫驱采油井场装置及其工艺，所述采油井
口上连接有采油树，采油树上设有油管出口和套管气出口，采油井口的油管与油管出口连
通，油管出口通过管线连接至井场投球装置区，采油井口的套管与套管气出口连通，套管气
出口通过管线连接至套管气定压放气区，所述井场投球装置区与套管气定压放气区通过管
线连接并通至出油管线，其特征在于：所述采油井口与油管出口之间设有压力变送器一，所
述采油井口与套管气出口之间设有压力变送器二，所述油管出口与井场投球装置区之间的
管线上依次设有截断阀三和阀门一，所述套管气出口与套管气定压放气区之间的管线上依
次设有截断阀四、止回阀、阀门二，所述压力变送器一、截断阀三、阀门一、压力变送器二和
阀门二都电连接于井场RTU。
所述采油井口的油管与油管出口之间设有截断阀一和压力表一，采油井口的套管
与套管气出口之间设有压力表二和截断阀二。
所述止回阀与阀门二之间的管线上依次连接有管线一和管线二，且管线一和管线
二上都分别设置有安全阀一和安全阀二。
所述安全阀一和安全阀二的进口端都设有球阀。
所述安全阀一和安全阀二的出口端都设有阻火器。
所述截断阀三和阀门一之间的管线上还设有在线监测接口，在线监测接口上设有
监测仪，且该监测仪与井场RTU电连接。
所述出油管线上还设有计量接口。
一种空气泡沫驱采油井场工艺，至少包括以下步骤：
步骤1）在压力变送器一和压力变送器二上设定压力报警值，保证油管压力和套管压力
在安全范围内，在安全阀一和安全阀二设置安全起跳值，且安全阀一的安全起跳值小于安
全阀二，在在线监测接口上设的监测仪上设定氧气的一级安全报警值和二级安全报警值，
且一级安全报警值小于二级安全报警值；
步骤2）当油井正常生产时，原油从采油井口的油管采出，进入井场投球装置区，伴生气
经采油井口套管采出，进入套管气定压放气区，至此，原油和伴生气混合后经出油管线直接
外输，实现井场单管集油流程同时还可从出油管线上的计量接口取样计量；
步骤3）当油井压力异常或发生气窜，套管压力首先上升，压力达到压力变送器二设定
的报警值时，截断阀四截断管路，停井并报警与此同时压力变送器二将压力信号上传至井
场RTU，井场RTU控制截断阀三截断管路，若油管压力上升，压力达到压力变送器一设定的报
警值时，压力变送器一将压力信号上传至井场RTU，井场RTU控制截断阀三截断管路，停井并
报警, 待井筒压力恢复至正常生产压力，且排查无险后，重新进行采油作业和生产；
步骤4）当压力变送器一、压力变送器二、截断阀三和截断阀四同时无动作或失效时，气
窜伴随的大量伴生气可通过管线一或管线二上常开的球阀，使安全阀一或安全阀二启跳，
进行管网放空，对地面系统进行二级保护，待井筒压力恢复至正常生产压力，且排查无险
后，重新进行采油作业和生产；
步骤5）在线监测原油汇管的氧气浓度，当在线监测接口的氧含量大于等于一级安全报
警值时，监测仪上传信号至井场RTU并报警，进行排查，保证现场安全，当在线监测接口的氧
含量大于等于二级安全报警值时，监测仪上传信号至井场RTU并报警，井场RTU控制阀门一
和阀门二紧急切断，井场停止采油，注入站停止注气，以确保生产安全，待检测氧含量达到
安全阈值，重新进行采油作业和生产。
本发明的有益效果：
（1）本发明提供的这种空气泡沫驱采油井场装置及其工艺能实现井口压力监控与紧急
截断相结合、超压泄放与联锁停井相结合、含氧监测与紧急停注相结合的功能，两级保护流
程，可解决气窜发生时紧急截断失灵事故，实现安全放空泄压，保护下游集输系统流程的功
能，且具有工艺简洁、流程优化、施工简单、操作方便和安全环保等优点，适用于空气泡沫驱
油的采油井场工艺，同样适用于其他气体驱油的采油井场防气窜工艺，可实现气驱采油油
田的井场单管集油，在试验或采用三次采油的油田具有较广的应用前景。
（2）本发明提供的这种空气泡沫驱采油井场装置及其工艺通过在压力变送器一和
压力变送器二上设定压力报警值，当油井压力开始异常或发生气窜时，保证油管压力和套
管压力在安全范围内。
（3）本发明提供的这种空气泡沫驱采油井场装置及其工艺通过在安全阀一或安全
阀二设置安全起跳值，安全阀一的安全起跳值小于安全阀二，当压力变送器一、压力变送器
二、截断阀三和截断阀四同时无动作或失效时，安全阀一或安全阀二起跳，放空管内气体，
减小压力。
（4）本发明提供的这种空气泡沫驱采油井场装置及其工艺通过在在线监测接口上
设的监测仪上设定氧气的一级安全报警值和二级安全报警值，且一级安全报警值小于二级
安全报警值，在线监测原油汇管的氧气浓度，避免氧气浓度过大引起事故。
（5）本发明提供的这种空气泡沫驱采油井场装置及其工艺通过采油井口的油管与
油管出口之间设有截断阀一和压力表一，采油井口的套管与套管气出口之间依次设有压力
表二和截断阀二,便于观察井口压力以及对井口进行开关控制。
（6）本发明提供的这种空气泡沫驱采油井场装置及其工艺通过在截断阀三和阀门
一之间的管线上还设有在线监测接口，在线监测接口上设有监测仪，且该监测仪与井场RTU
电连接，便于监测原油汇管内的氧气浓度，保证现场安全。
（7）本发明提供的这种空气泡沫驱采油井场装置及其工艺通过在安全阀一和安全
阀二的进口端都设有球阀，便于检修及更换安全阀。
（8）本发明提供的这种空气泡沫驱采油井场装置及其工艺通过在安全阀一和安全
阀二的出口端都设有阻火器，避免发生事故。
（9）本发明提供的这种空气泡沫驱采油井场装置及其工艺通过在出油管线上还设
有计量接口，便于计量。
（10）本发明提供的这种空气泡沫驱采油井场装置及其工艺截断阀一和截断阀二
采用手动截断阀，装置出现异常时，可手动关闭，截断阀三采用带电动执行机构的高低压紧
急截断阀，不仅可以通过阀门本体的取压管感应管路压力，自动关停，还可通过信号线发送
过来的指令关停，截断阀四采用机械式的高低压紧急截断阀，通过阀门本体的取压管感应
管路压力，自动关停。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明空气泡沫驱采油井场装置及其工艺的结构示意图；
图2是本发明的电连接示意图。
附图标记说明：1、采油井口；2、采油树；3、截断阀一；4、压力表一；5、压力变送器
一；6、截断阀三；7、阀门一；8、投球装置区；9、压力表二；10、压力变送器二；11、截断阀二；
12、截断阀四；13、止回阀；14、阀门二；15、套管气定压放气阀区；16、管线一；17、安全阀一；
18、管线二；19、安全阀二；20、出油管线；21、油管出口；22、套管气出口；23、在线监测接口；
24、计量接口。
具体实施方式
实施例1：
为了克服空气泡沫驱油人员操作劳动强度大且存在安全隐患的技术问题，本实施例提
供了一种如图1和图2所示的空气泡沫驱采油井场装置及其工艺，所述采油井口1上连接有
采油树2，采油树2上设有油管出口21和套管气出口22，采油井口1的油管与油管出口21连
通，油管出口21通过管线连接至井场投球装置区8，采油井口1的套管与套管气出口22连通，
套管气出口22通过管线连接至套管气定压放气区15，所述井场投球装置区8与套管气定压
放气区15通过管线连接并通至出油管线20，其特征在于：所述采油井口1与油管出口21之间
设有压力变送器一5，所述采油井口1与套管气出口22之间设有压力变送器二10，所述油管
出口21与井场投球装置区8之间的管线上依次设有截断阀三6和阀门一7，所述套管气出口
22与套管气定压放气区15之间的管线上依次设有截断阀四12、止回阀13、阀门二14，所述压
力变送器一5、截断阀三6、阀门一7、压力变送器二10和阀门二14都电连接于井场RTU。
本发明提供的这种空气泡沫驱采油井场装置，至少包括以下步骤：
步骤1）在压力变送器一5和压力变送器二10上设定压力报警值，当油井压力开始异常
或发生气窜时，保证油管压力和套管压力在安全范围内；在安全阀一17或安全阀二19设置
安全起跳值，安全阀一17的安全起跳值小于安全阀二19，当压力变送器一5、压力变送器二
10、截断阀三6和截断阀四12同时无动作或失效时，安全阀一17或安全阀二19起跳，放空管
内气体，减小压力；在在线监测接口23上设的监测仪上设定氧气的一级安全报警值和二级
安全报警值，且一级安全报警值小于二级安全报警值，在线监测原油汇管的氧气浓度，避免
氧气浓度过大引起事故；
步骤2）当油井正常生产时，原油从采油井口1的油管采出，进入井场投球装置区8，伴生
气经采油井口1套管采出，进入套管气定压放气区15，至此，原油和伴生气混合后经出油管
线直接外输，实现井场单管集油流程同时还可从出油管线上的计量接口取样计量；
步骤3）当油井压力异常或发生气窜，套管压力首先上升，压力达到压力变送器二10设
定的报警值时，截断阀四12截断管路，停井并报警与此同时压力变送器二10将压力信号上
传至井场RTU，井场RTU控制截断阀三6截断管路，若油管压力上升，压力达到压力变送器一5
设定的报警值时，压力变送器一5将压力信号上传至井场RTU，井场RTU控制截断阀三6截断
管路，停井并报警, 待井筒压力恢复至正常生产压力，且排查无险后，重新进行采油作业和
生产；
步骤4）当压力变送器一5、压力变送器二10、截断阀三6和截断阀四12同时无动作或失
效时，由于止回阀13与阀门二14之间的管线上依次连接有管线一16和管线二18，且管线一
16和管线二18上都分别设置有安全阀一17和安全阀二19，因此气窜伴随的大量伴生气可通
过管线一16或管线二18上常开的球阀，使安全阀一17或安全阀二19启跳，进行管网放空，对
地面系统进行二级保护，待井筒压力恢复至正常生产压力，且排查无险后，重新进行采油作
业和生产；
步骤5）在线监测原油汇管的氧气浓度，当在线监测接口23的氧含量大于等于一级安全
报警值时，监测仪上传信号至井场RTU并报警，进行排查，保证现场安全，当在线监测接口23
的氧含量大于等于二级安全报警值时，监测仪上传信号至井场RTU并报警，井场RTU控制阀
门一7和阀门二14紧急切断，井场停止采油，注入站停止注气，以确保生产安全，待检测氧含
量达到安全阈值，重新进行采油作业和生产。
本发明提供的这种空气泡沫驱采油井场装置及其工艺能实现井口压力监控与紧
急截断相结合、超压泄放与联锁停井相结合、含氧监测与紧急停注相结合的功能，两级保护
流程，解决了空气泡沫驱油人员操作劳动强度大且存在安全隐患的技术问题，实现安全放
空泄压，保护下游集输系统流程的功能，且具有工艺简洁、流程优化、施工简单、操作方便和
安全环保等优点，适用于空气泡沫驱油的采油井场工艺，同样适用于其他气体驱油的采油
井场防气窜工艺，可实现气驱采油油田的井场单管集油，在试验或采用三次采油的油田具
有较广的应用前景。
实施例2：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种空气泡沫驱采油井场装置及其工艺，为了便
于观察井口压力以及对井口进行开关控制，所述采油井口1的油管与油管出口21之间设有
截断阀一3和压力表一4，采油井口1的套管与套管气出口22之间依次设有压力表二9和截断
阀二11。
所述截断阀一3和截断阀二11采用手动截断阀，装置出现异常时，可手动关闭。所
述截断阀三6采用带电动执行机构的高低压紧急截断阀，不仅可以通过阀门本体的取压管
感应管路压力，自动关停，还可通过信号线发送过来的指令关停。所述截断阀四12采用机械
式的高低压紧急截断阀，通过阀门本体的取压管感应管路压力，自动关停。
为了便于检修及更换安全阀，所述安全阀一17和安全阀二19的进口端都设有球
阀。
所述安全阀一17和安全阀二19的出口端都设有阻火器，避免发生事故。
原油汇管内存在氧气，为了便于监测原油汇管内的氧气浓度，保证现场安全，所述
截断阀三6和阀门一7之间的管线上还设有在线监测接口23，在线监测接口23上设有监测
仪，且该监测仪与井场RTU电连接。
为了便于计量，所述出油管线20上还设有计量接口24。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡
是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。