气液分离式套管气回收装置研制与应用

王　曼，覃　川，徐自强，程　颢，晏耿成

（1.长庆油田分公司油气工艺研究院，西安710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，西安710018）

气液分离式套管气回收装置研制与应用

王曼1，2，覃川1，2，徐自强1，2，程颢1，2，晏耿成1，2

（1.长庆油田分公司油气工艺研究院，西安710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，西安710018）

当油井生产流程中的原油回压高于定压阀的排气压力时，存在原油倒流回定压阀导致阀芯冻堵而无法使用现象，因此研制了气液分离式套管气回收装置。定压放气阀与单向阀通过快接插头连接，安装在油井井口生产流程中。定压放气阀将套管气输送至单向阀，进而混输到生产流程，通过单向阀阻止原油流向定压放气阀，原油不与定压阀阀体排气元件接触，从而实现了气液分离。单向阀借助现场原油热量伴热，完全解决了气体释放时吸热及冬季冻堵问题。现场应用1 100套，成功回收了油田井口套管气，对减少能源浪费，充分利用油气资源具有重要意义。

套管气；气液分离；回收装置；防冻堵

目前，国内油田油井套管气的回收主要采用地面回收技术，逐步形成了定压放气阀、活塞式气泵、小型撬装增压装置、同步回转压缩增压4种套管气自动回收主体工艺［1］。在直读防冻堵定压放气阀［2］现场推广应用过程中，还存在2个问题：

1） 定压放气阀在气体释放时吸热，高压差快速排气时低温冻堵现象仍然存在。

2） 当生产流程中的原油回压高于定压阀排气压力时，原油倒流回定压阀，导致阀芯冻堵而无法使用。

本文介绍了一种气液分离式套管气回收装置，已在现场成功应用。

1　结构及工作原理

新研制气液分离式套管气回收装置由定压放气阀、单向阀和快插接头组成。装置前端通过螺纹连接进气管线，后端通过螺纹连接生产流程的三通。定压放气阀通过进气管线与套管连接，单向阀接入生产流程，定压放气阀不与原油直接接触。套管气通过进气管线进入定压放气阀的进气孔，当压力达到设定压力时即推动阀球，开启排气孔，套管气进入快速接头缓冲区，继而通过单向阀混输至生产流程中。本装置安装在油井井口生产流程中工作，单向阀可借助现场原油热量伴热，并阻止原油流向定压放气阀，从而实现了气液分离，进而完全解决气体释放时吸热及冬季冻堵问题。其结构如图1～2所示［3］。

图1　气液分离式套管气回收装置结构

2　使用过程

按图1所示，通过螺纹连接将定压放气阀安装在套管气排放管线（进气管线）的端部，然后通过快插接头将定压放气阀与单向阀连接。在实际生产过程中单向阀插装固定在生产流程中，可达到伴热防冻的作用。

按照图2所示，定压放气阀工作前须设定一压力值，即转动调压帽，通过定压弹簧和定压活塞将压力作用传递，压力直接显示在刻度套上，同时压力由定压活塞、定压弹簧和弹簧座传递到阀球上，压力设定完成。

图2　定压放气阀结构

套管气通过进气管线进入进气孔且压力等于设定压力时即推动阀球，开启排气孔，套管气通过快接插头输送到单向阀，进而将套管气混输到生产流程中，完全回收套管气。单向阀阻止原油流向定压放气阀，从而实现了气液分离，解决了定压放气阀冬季冻堵问题。

3　技术特点

1） 排气元件不与原油直接接触，其上游（进气端）、下游（缓冲区）均为气体，保证了其低温条件下的正常工作。安装在采油流程中的防倒流单流阀，由原油余温伴热，正常生产时不易冻堵。若因停产导致冻堵，其被冻堵的体积小于4 cm3，在恢复生产后，很容易被缓冲区内的压力顶开，也容易被采出原油的余温解冻，从而自行解除冻堵。

2） 直接使用机械方式显示，设计了可调的刻度套和调压帽，因调压弹簧在其弹性限度范围内弹性系数统一，因而刻度套上的刻度也是统一的，这种设计不但降低了生产成本，也使套管气回收装置的安装、管理、维护难度减小，其显示方面的寿命得以延长。

3） 将排气过程拆分为两个相对独立的系统。套压克服的力只有调压弹簧的预压缩力，当套压大于预设压力值时，阀件立即开启，但排放的气体并不直接进入采油流程，而是进入阀体与单流阀之间的缓冲区。与采油流程直接相连的是防倒流的单流阀，其正向导通、反向截止的压差均小于0.02 MPa，其很高的灵敏度有效地保证了排放的气体从缓冲区向采油流程汇入的单向流动性，彻底解决了原油倒流入套管的问题。

4） 采用了快速接头配合伸缩管线的安装方式，伸缩管线60 cm的伸缩行程使得产品很容易适应一片区域的安装，安装无须改造流程，消除了现场动火带来的安全隐患（如图3）。适用于新井、老井流程。

图3　气液分离式套管气回收装置安装现场

4　现场应用

2013年至今，在长庆油田各采油单位推广应用气液分离式套管气回收装置1100余套，降低了环境污染，减少了能源浪费，具有良好的经济效益和社会效益。以长庆油田平均单井产油量1.5 t／d，平均气油比40 m3／t，套管伴生气占2／3估算［4］，该定压阀可回收套管气1 540×104m3／a。

5　结论

1） 定压放气阀的排气元件不与原油直接接触，单向阀可借助现场原油热量伴热；当生产流程中原油回压高于定压阀排气压力，单向阀阻止原油倒流向定压放气阀，防冻堵效果良好。

2） 气液分离式套管气回收装置直接使用机械方式显示压力，不但降低了生产成本，也使套管气回收装置的安装、管理、维护难度减小。

3） 气液分离式套管气回收装置安装、维修时无需动火，适用于新老井流程，能够达到隐患治理和回收优质资源的目的。

［1］于世春.长庆油田油井套管气回收工艺技术研究［J］.科技资讯，2012（24）：64-66.

［2］王曼，魏立军，王林平，等.插入式直读防冻堵定压放气阀研制与应用［J］.石油矿场机械，2014，43（1）：72-73.

［3］徐灏.机械设计手册（第四册）［K］.北京：机械工业出版社，1991.

［4］赵新智，李世荣，杨涛，等.靖安油田长4+5、长6油藏伴生气研究与应用［J］.油气田地面工程，2011，30 （11）：21-24.

Development and Application of Gas-Liquid Separation Casing Gas Recovery Unit

WANGMan1，2，QIN Chuan1，2，XU Ziqiang1，2，CHENGHao1，2，YANGengcheng1，2
（1．Oil&Gas Technology Research Institute，Changqing Oilfield Company，Xi’an 710018，China；2．National Engineering Lab of Lowpermeability Oil and Gas Field Exploration and Development，Xi’an 710018，China）

When the production process of crude oil back pressure is higher than constant pressure valve exhaust pressure，there are crude oil back to constant pressure valve to valve core phenomenon of frozen wall and cannot be used.So，the gasliquid separate casing gas recovery device is developed.It consists of constant pressure release valve，check valve and quick plug connector that are installed in the well wellhead production process.Pressure release valve casing gas is transported to a oneway valve，and then mixed into the production process.The check valve prevents oil flow to the constant pressure valve，which exhaust components do not come into contact with oil，so as to realize the separation of gas and liquid.And that check valve by means of thermal heating of crude oil，and thus completely solving the gas release heat and winter freezing problems.1，100 sets are applied in the oilfield，and the oil wellhead casing gas successfully have been recovered，moreover，they take a positive significance to reduce greenhouse gas and make full use of oil&gas resources.

casinghead gas；gasliquid separation；recovery systems；antifreezing plugging

TE931.103

B

10.3969／j.issn.1001-3482.2015.11.023

1001-3482（2015）11-0087-03

2015-05-12

国家实用新型专利“一种气液分离式套管气回收装置”（ZL 2014 2 0672280.6）

王曼（1983），女，陕西商州人，工程师，硕士，2009年毕业于西安石油大学油气田开发工程专业，主要从事油田节能方面的生产管理和科研工作，Email：wman＿cq＠petrochina.com.cn。