機械式套管氣回收裝置研制與應用

1、機械式套管氣回收裝置研制與應用摘要:針對油井生產(chǎn)過程中,單井井口分離出來的部分天然氣積聚在油套環(huán)形空間,不能夠及時、充分的有效應用,同時還造成油井產(chǎn)能下降的問題,研制了新型機械式套管氣回收裝置。該裝置主要由抽氣泵和配套管匯組成,利用抽油機游梁的上下運動作為原動力驅(qū)動抽氣泵工作,抽出環(huán)形空間內(nèi)聚集的天然體通過配套管匯進入集輸管線。該裝置能夠有效回收套管氣,同時還可以提高油井抽油泵泵效、單井系統(tǒng)效率和單井集輸管網(wǎng)效率,起到增產(chǎn)節(jié)能降耗的作用。關鍵詞:套管氣回收裝置抽氣泵管匯在油井生產(chǎn)過程中,當井底壓力降低到低于泡點壓力時,天然氣便從原油中分離出來。分離出的天然氣一部分聚積在油套環(huán)形空間內(nèi)形成套管壓

2、力,迫使油井動液面下降,使抽油井有效生產(chǎn)壓差降低,產(chǎn)能下降;另一部分隨液體流進人抽油泵泵腔,由于在下沖程末余隙內(nèi)還殘存一定數(shù)量壓縮的溶解氣,上沖程開始后泵內(nèi)壓力因氣體的膨脹而不能很快降低,加載變慢,使吸入閥打開滯后。泵腔內(nèi)殘存的氣量越多,泵口壓力越低,則吸入閥打開滯后的越多,影響的泵效越大,嚴重時會發(fā)生“氣鎖”使,抽油泵做有效功的效率降低。受技術發(fā)展的制約,傳統(tǒng)的解決措施是將油套環(huán)形空間內(nèi)的天然氣直接排放到大氣中,這樣不僅浪費能源，而且也污染環(huán)境13。近年來部分油田采用定壓放氣閥或天然氣壓縮機回收套管氣,這2種工藝技術的應用需要油井油套環(huán)空中的天然氣必須達到一定的壓力和排量,這使得大量含低壓套

3、管氣的油井無法滿足以上要求。為此我們研制了新型機械式套管氣回收裝置該裝置適用含低壓套管氣的油井,使油井油套環(huán)形空間內(nèi)套管氣可以有效的回收利用。結(jié)構(gòu)特點機械式套管氣回收裝置主要由抽氣泵和配套管匯組成。抽氣泵結(jié)構(gòu)類似于管式抽油泵,安裝于抽油機游梁前臂與支架之間,泵與支架和游梁的連接采用鉸鏈結(jié)構(gòu),保證柱塞與泵筒的同軸度。管匯上有進氣閥、排氣閥、排空閥、閘閥、止回閥、過濾器等閥件。工作原理借鑒氣動平衡抽油機的工作原理,利用抽油機游梁的上下運動作為工作動力來驅(qū)動抽氣泵工作。抽油機上沖程時,抽氣泵活塞上行,抽氣泵氣缸空間增大,缸內(nèi)壓力下降,排氣閥關閉,進氣閥打開,套管氣經(jīng)過濾器過濾后通過進氣閥進入氣缸;抽

4、油機下沖程時,抽氣泵活塞下行抽氣泵氣缸空間減小,缸內(nèi)壓力升高,進氣閥關閉,排氣閥打開,缸內(nèi)氣體經(jīng)排氣閥進入油井出油管線。如此隨抽油機沖次的往復運動而反復循環(huán),套管內(nèi)天然氣便經(jīng)過抽氣泵升壓后源源不斷地進入油井油井出油管線,從而得到有效回收。主要技術參數(shù)密封壓力：1.6MP日排氣量：420m3由氣泵行程:1m;抽氣泵缸體內(nèi)徑:100mm;抽氣泵適應沖次：10m-1;抽氣泵工作壓力：1.2MP。技術特點機械式套管氣回收裝置利用抽油機游梁的上下運動來帶動活塞的運動,無需再增加外部動力。(2)機械式套管氣回收裝置主要針對油套環(huán)形空間內(nèi)的天然氣,增壓后排向油井輸油流程,其活塞向上運動時,相當于抽油機的平衡

5、裝置,可以輔助重力平衡,能有效提高抽油機的平衡效果,降低電動機的輸出功率,有一定的節(jié)能效果。(3)增壓后排向油井輸油管線安裝了單向定壓閥,氣體只能被輸送到輸油管線內(nèi),增加了輸油過程中的動力,同時減小了摩擦阻力,既能提高集輸系統(tǒng)的效率,又能降低井口回壓,減小抽油機懸點載荷。(4)機械式套管氣回收裝置既能保證油井正常生產(chǎn),又能保證套管氣大部分回收,降低了套管壓力使得油套環(huán)形空間內(nèi)液面的高度有所上升,增加泵的充滿程度,提高了泵效,從而增加了原油的產(chǎn)量。(5)機械式套管氣回收裝置使得套管氣直接輸入干線,徹底解決了多年來套管氣外排污染大氣環(huán)境的問題,防止了天然氣資源的浪費。(6)機械式套管氣回收裝置對套

6、管氣含量高的井效果非常明顯,能夠有效降低泵腔內(nèi)的溶解氣含量,使得套管氣回收高效充分、抽油機運行更加平穩(wěn)、抽油泵功效明顯增加。(7)機械式套管氣回收裝置成本低,見效快,收益高?，F(xiàn)場應用目前該裝置于2011年7月已安裝在青海油田分公司采油一廠尕斯第一采油作業(yè)區(qū)計配二站的3-351井上使用。3-351井安裝的是四川慧劍14型的抽油機，泵徑38mm,泵深1999.27m沖程5.4m,沖次5.0min-1。該裝置安裝前上行電流：102A,下行電流:89A。目前上行電流:101A,下行電流:109A。平衡率從安裝前114%到目前的92%提高了6個百分點。液面也有一定的恢復,見表1。自安裝后8月累計回收天然氣1.846X04m2的經(jīng)濟效益明顯。6結(jié)語機械式套管氣回收裝置用于套管氣需要回收的油井,回收了套管伴生氣、徹底解決了套管氣外排污染大氣環(huán)境的問題,使泵的充滿度提高、提高了泵效、對抽油機的平衡率有所提高,從而增加了油井原油產(chǎn)量、天然氣產(chǎn)量、降低了油井能耗。參考文獻朱洪征，姬園,呂旭，等分層采油工藝管柱受力分析及優(yōu)化J.石油礦場機械，2010,39(10):4750.楊法仁,張