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  • 防氣鎖油氣混抽泵 成功研發并投用

    時間:2022-06-06 15:57 來源:《石油與裝備》 作者:郭瑞 趙華

    油田開發生產過程中,隨著 原油的采出,產生了大量的伴生 氣,進入套管形成套管氣。由于 套管氣具有可燃性,使得私接套 管氣排空及漏氣問題屢禁不止, 成為油田開發生產的一大安全隱 患。另一方面,套管氣聚集,導 致套壓升高,壓縮液面,會使油 井供液變差,對油井的正常生產 帶來一定的不利影響。技術人員 針對套管氣存在的問題開展研 究,并提出了一種特殊抽油泵配 套技術,有效地解決了套管氣安 全環保問題,節能環保效果顯著。
     
    油井套管氣問題現狀
     
    油田在開發生產過程中,隨 著原油的采出,大量的伴生氣, 進入套管形成套管氣,套管氣聚 集,導致油井套壓增高,壓縮液 面上升,會使油井供液變差(圖 1),對油井的正常生產帶來一 定的不利影響。油井套壓高,有 的井定期排空放套管氣,不但導 致天然氣能源的浪費,還造成了 很大的污染。因此,在當前日益 嚴峻的安全環保形勢下,套管氣 問題亟需治理解決。
     
    防氣鎖油氣混抽泵的研究
     
    目前,解決套管氣的主要手段 都集中在對井口及管線的改造上, 還沒有從根源上有效的解決套管氣 的問題,為此,研究一種配套技術, 杜絕井內氣體進入套管,可以從根 本上解決套管氣的問題。 針對油井管柱配套問題,研 究應用油氣混抽裝置。通過皮碗 封結構,將地層氣封閉在井底, 使其無法進入套管。針對防氣鎖 的問題,研究防氣鎖油氣混抽泵。 采用長柱塞與兩段泵筒分段密封, 配合排氣口排氣;解決了抽油泵 在出氣量較大的油井中,易發生 氣鎖的難題。 研究發明防氣鎖油氣混抽泵。
     
    根據研究思路,設計抽油泵結構, 采用長柱塞與兩段泵筒分段密封, 配合排氣口排氣;實現油管內井 液對抽油泵進行補充,防止氣鎖 的發生。 為了徹底解決套管氣問題, 使地層氣體不進入套管,考慮用 皮碗封對套管進行密封,使地層 產物由氣液收集器進入裝置,通 過橋式孔結構,進入氣液分離器, 利用重力分離氣、液兩相,氣體 全部上升,液體可以經過油套聯 通閥進入套管,滿足液面測試。 形成油氣混抽泵配套技術, 將油氣混抽泵與油氣混抽裝置配 套使用:油氣混抽裝置將地層產 生的氣液混相收集,使地層氣體 進入泵內,這就導致泵內氣量相 較之前有一定的增加,對抽油泵 的防氣鎖能力提出了更高的要求。 而配套油氣混抽泵又很好地解決 了抽油泵的氣鎖問題,使該配套 技術進一步完善。
     
    結構
     

    防氣鎖油氣混抽泵,包括泵筒及設置在泵筒內的柱塞。柱塞 下端口設置游動閥,柱塞上端連 接內上接頭,內上接頭開設徑向 的出油孔。泵筒中部開設徑向貫 通的進液排氣孔,在泵筒的外部 空套有外管,外管上端連接外上 接頭,泵筒外壁與外管內壁之間 形成第一環空,進液排氣孔將泵 筒內腔與第一環空連通。外管下 端通過變徑連接套與加長管連接, 加長管內壁與柱塞外壁具有間隙, 泵筒下端與變徑連接套內壁絲扣 式連接,第一環空下端為盲端, 上端則為貫通狀態,出油孔與第 一環空為連通狀態。加長管下端 連接固定閥,固定閥位于游動閥 下方。泵筒下端與變徑連接套內 壁絲扣式連接位置設置有密封圈 (圖 1 、圖 2)。 
     
    氣液分離器包括外筒、內筒, 外筒套在內筒外部,內筒和外筒 之間形成第二環空,外筒上端通 過管段連接固定閥,油套連通閥 包括外套,外套開設兩個互不連 通的通道,分別為內通道和外通 道,外套還開設一個單獨與內通 道連通的出液孔,出液孔連通油 井內套管內腔,內通道上端連通 內筒內腔,外通道上端連通第二 環空,外通道下端連通氣液收集 器內腔。 氣液收集器包括皮碗封隔器、 下接頭,皮碗封隔器上端通過接 箍連接油套連通閥,皮碗封隔器 下端連接下接頭,下接頭開設徑 向貫通的聯通孔。
     
    對抽油泵的結構進行改進, 在泵筒中上部開槽孔,外部加外 管,使活塞上行經過槽孔時,泵 筒內油氣混合液內的氣體經過槽 孔進入油管,油管內的井液同時 補充至泵筒,防止抽油泵出現氣 鎖的現象。配套泵下油氣混抽裝 置,在泵下部連接,用皮碗封將 井內氣體密封,使其全部進入泵 筒,避免其進入套管。然后用防 氣鎖油氣混抽泵將氣液全部舉升 至地面,進入干線。該技術改進 一方面通過對抽油泵的結構進行 改造,使其不會出現氣鎖現象; 另一方面配套油氣混抽裝置,使 井內地層氣無法進入套管,且通 過油套聯通閥,可以正常進行液 面測試。該技術改進可以有效解 決當前油井生產中的套管氣安全 隱患及環境污染問題。
     
    研制內容
     

    一是油氣導集裝置。為了徹 底解決套管氣問題,使地層氣體 不進入套管,考慮用皮碗封對套 管進行密封,使地層產物由氣液 收集器進入裝置,通過橋式孔結 構,進入氣液分離器,利用重力 分離氣、液兩相,氣體全部上升, 液體可以經過油套聯通閥進入套 管,滿足液面測試。 二是油氣混抽泵。采用長柱 塞與兩段泵筒分段密封,配合排 氣口排氣;上沖程時,活塞經過 排氣口,油管內的井液與抽油泵 泵腔內的氣體置換,解決了抽油 泵在出氣量較大的油井中,易發 生氣鎖的難題。三是油氣混抽泵配套管柱。將油氣混抽泵與油 氣混抽裝置配套使用:油氣導集裝置將地層產生的氣 液混相收集,使地層氣體進入泵內,這就導致泵內氣 量相較之前有一定的增加,對抽油泵的防氣鎖能力提 出了更高的要求。而配套油氣混抽泵又很好地解決了 抽油泵的氣鎖問題,使該配套技術進一步完善。
     

    其中部的排氣孔排氣過程中,抽油桿的載荷存在瞬間變化,對抽油桿受力有一定影響,該問題目前仍無法解決。接下來 繼續跟蹤生產效果及壽命,慎 重選井,在氣鎖影響較大的井中
    可以進一步推廣。 根據對套管氣現狀及問題的 梳理,以及防氣鎖油氣混抽泵及 管柱的研究與應用,形成了以下幾點認識:
     
    安全就是最大的效益,環保就是最大的效益。套管氣問題帶 來的巨大安全環保隱患必須及
    有效解決。油氣混抽泵配套技術,從地 層、井筒入手,從源頭遏制了套 管氣的產生,從根本上有效解決 了套管氣安全環保問題,意義重 大。 油氣混抽泵配套技術可以滿 足地面氣體 <500 方 / 天產氣量 的油井正常生產,而不產生氣鎖。 對于套壓 >1MPa,且地面 氣體 <500 方 / 天的油井油氣混 抽泵配套技術可以有效解決其套 管氣問題,并改善其供液情況, 具有較大的應用前景和推廣價值。
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