机械式套管气回收装置研制与应用
摘要:针对油井生产过程中,单井井口分离出来的部分天然气积聚在油套环形空间,不能够及时、充分的有效应用,同时还造成油井产能下降的问题,研制了新型机械式套管气回收装置。
该装置主要由抽气泵和配套管汇组成,利用抽油机游梁的上下运动作为原动力驱动抽气泵工作,抽出环形空间内聚集的天然体通过配套管汇进入集输管线。
该装置能够有效回收套管气,同时还可以提高油井抽油泵泵效、单井系统效率和单井集输管网效率,起到增产节能降耗的作用。
关键词:套管气回收装置抽气泵管汇
在油井生产过程中,当井底压力降低到低于泡点压力时,天然气便从原油中分离出来。
分离出的天然气一部分聚积在油套环形空间内形成套管压力,迫使油井动液面下降,使抽油井有效生产压差降低,产能下降;另一部分随液体流进人抽油泵泵腔,由于在下冲程末余隙内还残存一定数量压缩的溶解气,上冲程开始后泵内压力因气体的膨胀而不能很快降低,加载变慢,使吸入阀打开滞后。
泵腔内残存的气量越多,泵口压力越低,则吸入阀打开滞后的越多,影响的泵效越大,严重时会发生“气锁”,使抽油泵做有效功的效率降低。
受技术发展的制约,传统的解决措施是将油套环形空间内的天然气直接排放到大气中,这样不仅浪费能源,而且也污染环境[1～3]。
近年来部分油田采用定压放气阀或天然气压缩机回收套管气,这2种工艺技术的应用需要油井油套环空中的天然气必须达到一定的压力和排量,这使得大量含低压套管气的
油井无法满足以上要求。
为此我们研制了新型机械式套管气回收装置,该装置适用含低压套管气的油井,使油井油套环形空间内套管气可以有效的回收利用。
1 结构特点
机械式套管气回收装置主要由抽气泵和配套管汇组成。
抽气泵结构类似于管式抽油泵,安装于抽油机游梁前臂与支架之间,泵与支架和游梁的连接采用铰链结构,保证柱塞与泵筒的同轴度。
管汇上有进气阀、排气阀、排空阀、闸阀、止回阀、过滤器等阀件。
2 工作原理
借鉴气动平衡抽油机的工作原理,利用抽油机游梁的上下运动作为工作动力来驱动抽气泵工作。
抽油机上冲程时,抽气泵活塞上行,抽气泵气缸空间增大,缸内压力下降,排气阀关闭,进气阀打开,套管气经过滤器过滤后通过进气阀进入气缸;抽油机下冲程时,抽气泵活塞下行,抽气泵气缸空间减小,缸内压力升高,进气阀关闭,排气阀打开,缸内气体经排气阀进入油井出油管线。
如此随抽油机冲次的往复运动而反复循环,套管内天然气便经过抽气泵升压后源源不断地进入油井油井出油管线,从而得到有效回收。
3 主要技术参数
密封压力:≥1.6MPa;日排气量:≤420m3;抽气泵行程:1m;抽气泵缸
体内径:100mm;抽气泵适应冲次:≤10min-1;抽气泵工作压力:≤1.2MPa。
4 技术特点
(1)机械式套管气回收装置利用抽油机游梁的上下运动来带动活塞的运动,无需再增加外部动力。
(2)机械式套管气回收装置主要针对油套环形空间内的天然气,增压后排向油井输油流程,其活塞向上运动时,相当于抽油机的平衡装置,可以辅助重力平衡,能有效提高抽油机的平衡效果,降低电动机的输出功率,有一定的节能效果。
(3)增压后排向油井输油管线安装了单向定压阀,气体只能被输送到输油管线内,增加了输油过程中的动力,同时减小了摩擦阻力,既能提高集输系统的效率,又能降低井口回压,减小抽油机悬点载荷。
(4)机械式套管气回收装置既能保证油井正常生产,又能保证套管气大部分回收,降低了套管压力使得油套环形空间内液面的高度有所上升,增加泵的充满程度,提高了泵效,从而增加了原油的产量。
(5)机械式套管气回收装置使得套管气直接输入干线,彻底解决了多年来套管气外排污染大气环境的问题,防止了天然气资源的浪费。
(6)机械式套管气回收装置对套管气含量高的井效果非常明显,能够有效降低泵腔内的溶解气含量,使得套管气回收高效充分、抽油机运行更加平稳、抽油泵功效明显增加。
(7)机械式套管气回收装置成本低,见效快,收益高。
5 现场应用
目前该装置于2011年7月已安装在青海油田分公司采油一厂尕斯第一采油作业区计配二站的3-351井上使用。
3-351井安装的是四川慧剑14型的抽油机,泵径38mm,泵深1999.27m,冲程 5.4m,冲次5.0min-1。
(1)该装置安装前上行电流:102A,下行电流:89A。
目前上行电流:101A,下行电流:109A。
平衡率从安装前114%到目前的92%提高了6个百分点。
(2)液面也有一定的恢复,见表1。
(3)自安装后8月累计回收天然气1.846×104m2的经济效益明显。
6 结语
机械式套管气回收装置用于套管气需要回收的油井,回收了套管伴生气、彻底解决了套管气外排污染大气环境的问题,使泵的充满度提高、提高了泵效、对抽油机的平衡率有所提高,从而增加了油井原油产量、天然气产量、降低了油井能耗。
参考文献
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