抽油机井防气措施的研究和效果分析 汇报人：马玉宁汇报时间：3月13日汇报摘要本次汇报主要介绍在低产低渗油 田中，由于油井生产脱气造成对产 量影响的防治方法，并探讨和对比 了各种方法的原理及其效果分析。 提纲一、油井脱气的危害 二、依靠井下工艺的解决方 法 三、依靠地面设备和人工方 式解决气体影响 四、总结一、油井脱气造成的危害在安塞油田这样特有的低产，低效，低 渗油田中，油井生产到后期随着地层压力 降低，油井出现脱气，在井上表现为套管 气大，油管气大的特点，示功图表现为气 体影响，气体占据泵筒，从而使抽油泵的 充满程度下降，泵效降低，严重时造成气 锁，导致油井不出液。如果油管气和套管气得不到及时排放，套压 过高将迫使动液面降低，导致地层供液不足， 由于泵筒充不满,抽汲时在泵筒内会发生液击,抽 油杆柱振动加剧,加速了抽油杆、阀罩、泵阀、 油管等井下设备的损坏,造成作业频繁,检泵周期 缩短,开发成本增加。所以，气体影响对安塞油田这样特有的三低油田的产量造成严重的 危害。防气必要性：防气工艺是我厂六防工作的重点之一， 从提高产量，提高泵效的角度来讲，分析 和讨论各种防气措施很有必要的： 一方面有助于提高产量； 另一方面有助于提高泵效和系统效率。 基本防气理：目前来看：现有的防气手段就是降低泵的每 一个冲程内进泵内气体的量。而深井泵受气体 影响的程度主要与泵内气体所占的比例有关， 当进入泵内的气量增加到一定程度，就会使深 井泵受到气体影响，严重时出现气锁，导致泵 工作不正常，产量下降，液面上升。原理分析：从原因分析可以看出，如何减少进入泵 内气量，确保深井泵工作正常是解决该问题 关键之所在。二、依靠井下工艺解决气体影响2.1 普通气锚和多级气锚 2.2 漩流式气锚 2.3 高效气锚 2.4 其它防气井下工艺 1.普通气锚和多级气锚 安塞油田油井成功的 防气经验是使用气锚， 在油气进泵前，实现油 气分离，减小进泵气体 的量，从而减少深井泵 受气体的影响。其基本 结构如右图： 普通气锚使用效果分析：以安塞油田坪桥作业区02井区3月至5月 下入的普通气锚和多级气锚来看，功图解 释由原先的气体影响变成了供液不足，同 时日产液油水平均有提高，合计日增油 3.1t，且各井的泵效均有提高。现场落实 情况来看，油管气降低，更换盘根的频次 显著减小。 缺陷分析：此类气锚也有缺点，并不适合所有油井，特别 对于套管内径较小的油井，由于套管直径变小后，气 锚的直径不可避免受到了限制，规格变小使得分离气 体效果变差。一方面气锚筒直径小，液流流速大，致 使油气分离效果差。另一方面，气锚过短，油气分离 时间不足。多级气锚的基本原理与普通气锚类似，只是将 结构重复出现，以延长液流在气锚中的时间，不能从 根本上解决问题。 解决方法：通过设计改进普 通气锚为螺旋式气锚 和常回流气液分离器 来解决液流流速过快 通过气锚时间短，效 果较差的问题。 但其根本结构和 原理仍属于普通气锚 范畴。 螺旋式气锚示意图长回流气液分离器示意图2.漩流式气锚 真正意义上的漩流式气锚主要由外管、衬管和内吸管 组成，外管有很多与内表面相切向下倾斜的小孔，衬管 开有很多径向的孔眼，外管与衬管利用上下接头固定， 两者之间形成一个环形空间，内吸管与抽油泵相连并与 衬管之间形成一个环形空间。油气混合液经过外管、衬 管和内吸管进入抽油泵，整个过程通过了剪切作用、离 心力作用和重力作用三级分离，井下油气分离效率高， 可用于油气量比较高的油井。 漩流分气原理：油气混合液首先经过外管再经过衬管最后由内 吸管进入抽油泵,由于外管上的切线小孔的内表面是 粗糙的,混合在液体里的气体经过时受到剪切作用, 一部分气体被分离,进入外管与内管环形空间的油气 混合液形成漩转,在离心力的作用下,油气混合液进 行第二次分离,气体上升经过外管排出,液体下降经 过衬管进入由衬管和内吸管组成的环形空间,未被分 离的气体利用重力分离原理进行第三次分离,最后剩 余的油液进入泵体。 缺陷分析：此类气锚在中原油田、桥口油田使用效果较好，但此类仅适合 于油气比较高，产量较高的大套管高产量井，针对安塞油田的小套 管油井，开发此类气锚，技术难度高，成本高，因为其开放方案必 须经过以下步骤： 1.首先根据泵径确定内吸管的内、外径； 2.根据泵的排量,确定衬管和内吸管之间环形空间的面积； 3.根据设计要求选定一个满足第2条件的衬管内径； 4.计算内吸管长度； 5.计算衬管开口面积和内吸管开口面积。 经过以上开发步骤，所造成各个部件的要求过高，适应范 围小，所以虽然使用效果较好，但无疑会造成成本提升。 3.高效气锚高效气锚是指将重力式气锚和离心力气 锚相结合的一种新型气锚。单纯的螺旋气锚 效果差的主要原因是工具短,气体很容易充满 工具,油气不易充分分离,达不到防气作用。 高效气锚主要由外管、进液孔、排气孔、内 管、螺旋片等组成。其中,螺旋片的螺距是影 响分气效果好坏的重要参数。针对不同产量 的油井应选用不同的螺距(在锚筒内外径一定 的条件下),合理的螺距应使气液混合物进入 锚筒内的流速大于液流流经泵阀孔径时流速 的20%为宜。对于腐蚀性气体含量较高的油 井,螺旋总成中螺旋叶片厚度不宜太小。 回流原理：高效气锚技术是利用含气流体的“回流效应”的原理, 其基本原理是有效地利用油气密度差,使油流中的自由气在 进泵前分离出来,通过油套环形空间排到地面。可大大减少 气体对油井泵效的影响。高效气锚将重力式分离和离心式分 离有机地结合在一起,属综合式气体分离装置,它能使含溶解 气的油通过气锚时,产生搅拌、转向和速度突然增加等效果, 有助于游离气的析出,实现油气的高效分离,从根本上解决气体对泵的影响。 重力分离阶段：当气液混合物由进液孔进入锚筒时,液流方向 为水平方向,在重力的作用下,气泡向上运动,原 油向下运动，加上气液混合物在进入高效气锚孔 眼时产生的撞击作用,使部分气体从液体中分离 出来,实现了油气的初步分离,分离出的气体浮到 锚筒顶部,经排气孔排到油套环形空间。 倒螺旋分离阶段:气液混合物经高效气锚进液孔向下流动时,一部分气 体从液体中分离出来,并向上运动,随着小气泡逐渐聚集 成大气泡,由于气液的密度差和液体的向下流动,部分大 气泡滑脱并上浮到锚筒环形空间顶部,经排气孔进入油套 环形空间。混合液经重力分离后有部分大气泡被分离上 浮,但大部分小气泡仍被液体携带而下。液体在倒螺旋机 构内部螺旋向下流动,在离心力的作用下,气泡因密度小 沿着倒螺旋体内侧上行,浮到锚筒环形空间顶部时,经排 气孔排到油套环形空间,而液体因密度大,就沿着倒螺旋 机构外侧下行。 高效气锚的特点：高效气锚较长,增加了油气的分离时间,从而保证油气的有 效分离。 高效气锚有足够大的锚管环形空间,气锚分气能力较强。 高效气锚采用重力式、离心式双重分离,油气分离较彻底。 使用高效气锚时,应保证一定的沉没度,且要释放套管气,否 则效果不理想。 高效气锚结构简单,成本低。 从特点上看，较适合安塞油田，但安塞油田普遍的低压， 不能保证一定的沉没度，必须配合较好的注水环境和合理的地 层压力保持状况，此种气锚较能发挥出其潜力优势。 4.其它防气井下工艺 此外还有防气泵和内罩式防气装置，前 者在安塞油田主要缺点是成本较高，而后 者在日产低于2t的油井增产效果不明显， 较不适合安塞油田的部分区块。 三、依靠地面设备和人工方式解决气体影响 3.1 通过套气连通后，集中排 放 3.2 通过井口安装泄压阀 3.3 人工排放 3.4 单量措施 3.5 调小防冲距 3.6 技术分析1.通过套气连通后，集中排放这是安塞油田普遍使用的排放方式，通过 经常火炬燃烧掉多余伴生气，减少油井气体影 响，并将气体收集，提供井站上的加热设备供 气。这种排放方式在油井供气不足的时候可以 达到较好效果，同时安全卫生。但油井伴生气如果较大，井场火炬无法将套气完全燃烧 ，导致套管气得不到彻底排放，从而不能彻底消除气体对 油井的影响。压力缸2.通过井口安装泄压阀 此种方法可以配合井场火炬使用，井口套管处安装一 个单流泄压阀，设定泄压压力，当火炬无法充分燃烧时 ，套气憋压，当到达一定压力时，泄压阀打开，排放套 气，排放到一定程度，压力降低，阀门自动关闭，保证 火炬正常运行，并将套压保持在一个水平上。且在一定 的沉没度范围内，一定的套压可以提高油井产量，配合 高效气锚，可以达到较好的防气效果。 但此类方法存在安全隐患，遇到天气恶劣时，井口由 于阀门的不定期放气可能造成井场气体浓度过高，井场 火炬可能会引起火灾。3.人工排放人工井口排放油套气是最常见的油井措施之一，操作 人员可以根据油井的生产状况放空套气，油管气，这是地 面上最直接有效的防气方式。 此种方法要求管理者根据井区油井生产状况制定出合 理有效的油井放气措施，将人工放气以周期化，制度化的 形式要求。同时必须能保证人工放气的安全性。以坪桥作 业区02井区制定的“油井单井伴生气排放计划”来看，针对 单井的生产运行进行分析，制定每口井不同的放气周期， 目前已取得较好的生产效果。 4.单量措施 无论油井的流程单量还是罐车单量，这是一个 常压放空状态，在这种状态下，油管气将得到及时 排放，减少气体对深井泵的影响，增加油井产量。5.调小防冲距针对气体影响的井，在日常的油井调整防冲 距的措施中，应尽量调小防冲距，以不碰泵为原 则，减小余隙容积，以减小气体对深井泵的影响 。6.技术分析1）针对注采井网不完善，在井网边缘的井，由于长 期见不到注水效果，导致地层严重供液不足，出现井底 脱气的现象，应进行及时的分析调整，（采取某井转注 ，其余井受效或者压裂引效，而不应一味地采取防气措 施，应从根源上分析气体影响的原因，得以及时解决。 ）以补充地层能量防止油层脱气达到防气的目的。6.技术分析2）若注采井网完善，油井泵挂有加深的余地，应加 深泵挂深度，即加大沉没度，让深井泵在一定压力下工 作，以减小气体对泵的影响。因为油气混合物从油层到 地面，在上升的过程中，其压力在逐步降低，当压力低 于饱和压力时，气体从原油中析出，压力越低，析出的 气体就越多，所以，防止或减少气体对泵的影响，应使 泵保持一定的泵挂深度。 3)若无加深余地，动液面又特别低，可采取间开的方 式，恢复液面，来防止脱气，提高油井产量。四、总结目前看来，适合安塞油田防气工艺技术 最直接的手段为：安装井底气锚，根据不 同油井需要选择合理的气锚；加大地面放 气措施；同时加强技术分析，针对不同的 情况，制定不同的措施，从而达到防气增 产的目的。