防气锁油气混抽泵 成功研发并投用

时间:2022-06-06 15:57 来源:《石油与装备》 作者:郭瑞 赵华

油田开发生产过程中,随着 原油的采出,产生了大量的伴生 气,进入套管形成套管气。由于 套管气具有可燃性,使得私接套 管气排空及漏气问题屡禁不止, 成为油田开发生产的一大安全隐 患。另一方面,套管气聚集,导 致套压升高,压缩液面,会使油 井供液变差,对油井的正常生产 带来一定的不利影响。技术人员 针对套管气存在的问题开展研 究,并提出了一种特殊抽油泵配 套技术,有效地解决了套管气安 全环保问题,节能环保效果显著。
 
油井套管气问题现状
 
油田在开发生产过程中,随 着原油的采出,大量的伴生气, 进入套管形成套管气,套管气聚 集,导致油井套压增高,压缩液 面上升,会使油井供液变差(图 1),对油井的正常生产带来一 定的不利影响。油井套压高,有 的井定期排空放套管气,不但导 致天然气能源的浪费,还造成了 很大的污染。因此,在当前日益 严峻的安全环保形势下,套管气 问题亟需治理解决。
 
防气锁油气混抽泵的研究
 
目前,解决套管气的主要手段 都集中在对井口及管线的改造上, 还没有从根源上有效的解决套管气 的问题,为此,研究一种配套技术, 杜绝井内气体进入套管,可以从根 本上解决套管气的问题。 针对油井管柱配套问题,研 究应用油气混抽装置。通过皮碗 封结构,将地层气封闭在井底, 使其无法进入套管。针对防气锁 的问题,研究防气锁油气混抽泵。 采用长柱塞与两段泵筒分段密封, 配合排气口排气;解决了抽油泵 在出气量较大的油井中,易发生 气锁的难题。 研究发明防气锁油气混抽泵。
 
根据研究思路,设计抽油泵结构, 采用长柱塞与两段泵筒分段密封, 配合排气口排气;实现油管内井 液对抽油泵进行补充,防止气锁 的发生。 为了彻底解决套管气问题, 使地层气体不进入套管,考虑用 皮碗封对套管进行密封,使地层 产物由气液收集器进入装置,通 过桥式孔结构,进入气液分离器, 利用重力分离气、液两相,气体 全部上升,液体可以经过油套联 通阀进入套管,满足液面测试。 形成油气混抽泵配套技术, 将油气混抽泵与油气混抽装置配 套使用:油气混抽装置将地层产 生的气液混相收集,使地层气体 进入泵内,这就导致泵内气量相 较之前有一定的增加,对抽油泵 的防气锁能力提出了更高的要求。 而配套油气混抽泵又很好地解决 了抽油泵的气锁问题,使该配套 技术进一步完善。
 
结构
 

防气锁油气混抽泵,包括泵筒及设置在泵筒内的柱塞。柱塞 下端口设置游动阀,柱塞上端连 接内上接头,内上接头开设径向 的出油孔。泵筒中部开设径向贯 通的进液排气孔,在泵筒的外部 空套有外管,外管上端连接外上 接头,泵筒外壁与外管内壁之间 形成第一环空,进液排气孔将泵 筒内腔与第一环空连通。外管下 端通过变径连接套与加长管连接, 加长管内壁与柱塞外壁具有间隙, 泵筒下端与变径连接套内壁丝扣 式连接,第一环空下端为盲端, 上端则为贯通状态,出油孔与第 一环空为连通状态。加长管下端 连接固定阀,固定阀位于游动阀 下方。泵筒下端与变径连接套内 壁丝扣式连接位置设置有密封圈 (图 1 、图 2)。 
 
气液分离器包括外筒、内筒, 外筒套在内筒外部,内筒和外筒 之间形成第二环空,外筒上端通 过管段连接固定阀,油套连通阀 包括外套,外套开设两个互不连 通的通道,分别为内通道和外通 道,外套还开设一个单独与内通 道连通的出液孔,出液孔连通油 井内套管内腔,内通道上端连通 内筒内腔,外通道上端连通第二 环空,外通道下端连通气液收集 器内腔。 气液收集器包括皮碗封隔器、 下接头,皮碗封隔器上端通过接 箍连接油套连通阀,皮碗封隔器 下端连接下接头,下接头开设径 向贯通的联通孔。
 
对抽油泵的结构进行改进, 在泵筒中上部开槽孔,外部加外 管,使活塞上行经过槽孔时,泵 筒内油气混合液内的气体经过槽 孔进入油管,油管内的井液同时 补充至泵筒,防止抽油泵出现气 锁的现象。配套泵下油气混抽装 置,在泵下部连接,用皮碗封将 井内气体密封,使其全部进入泵 筒,避免其进入套管。然后用防 气锁油气混抽泵将气液全部举升 至地面,进入干线。该技术改进 一方面通过对抽油泵的结构进行 改造,使其不会出现气锁现象; 另一方面配套油气混抽装置,使 井内地层气无法进入套管,且通 过油套联通阀,可以正常进行液 面测试。该技术改进可以有效解 决当前油井生产中的套管气安全 隐患及环境污染问题。
 
研制内容
 

一是油气导集装置。为了彻 底解决套管气问题,使地层气体 不进入套管,考虑用皮碗封对套 管进行密封,使地层产物由气液 收集器进入装置,通过桥式孔结 构,进入气液分离器,利用重力 分离气、液两相,气体全部上升, 液体可以经过油套联通阀进入套 管,满足液面测试。 二是油气混抽泵。采用长柱 塞与两段泵筒分段密封,配合排 气口排气;上冲程时,活塞经过 排气口,油管内的井液与抽油泵 泵腔内的气体置换,解决了抽油 泵在出气量较大的油井中,易发 生气锁的难题。三是油气混抽泵配套管柱。将油气混抽泵与油 气混抽装置配套使用:油气导集装置将地层产生的气 液混相收集,使地层气体进入泵内,这就导致泵内气 量相较之前有一定的增加,对抽油泵的防气锁能力提 出了更高的要求。而配套油气混抽泵又很好地解决了 抽油泵的气锁问题,使该配套技术进一步完善。
 

其中部的排气孔排气过程中,抽油杆的载荷存在瞬间变化,对抽油杆受力有一定影响,该问题目前仍无法解决。接下来 继续跟踪生产效果及寿命,慎 重选井,在气锁影响较大的井中
可以进一步推广。 根据对套管气现状及问题的 梳理,以及防气锁油气混抽泵及 管柱的研究与应用,形成了以下几点认识:
 
安全就是最大的效益,环保就是最大的效益。套管气问题带 来的巨大安全环保隐患必须及
有效解决。油气混抽泵配套技术,从地 层、井筒入手,从源头遏制了套 管气的产生,从根本上有效解决 了套管气安全环保问题,意义重 大。 油气混抽泵配套技术可以满 足地面气体 <500 方 / 天产气量 的油井正常生产,而不产生气锁。 对于套压 >1MPa,且地面 气体 <500 方 / 天的油井油气混 抽泵配套技术可以有效解决其套 管气问题,并改善其供液情况, 具有较大的应用前景和推广价值。
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