井口套管气气液分离装置的研制与应用

贾新民

摘要：杜84兴隆台超稠油区块井组的开发特点为开发周期短，单井生产周期一般为60-90天，注汽频繁。经多年开发，油层中汽窜现象严重，井间注汽干扰现象突出，不但造成套管气回收困难，收气量降低，甚至影响油井产量，而套管气的外排也会给日常标准化管理带来极大的困难。通过现场实践，研制出一种新型防喷套管气回收装置。既能防止油井收气时，套管内的液体进入到集气系统中；也能防止套管气因某种原因外排时，有液体排出造成地面污染事故，从而达到清洁化生产的目的。

关键词：气液分离； 套管气；轻质油；集气系统

1 概况

杜84兴隆台油层属于三角洲前缘相沉积，岩性胶结疏松，单层厚度大，形成为高孔高渗油层，由于油层的高渗透性越大，油层的流动系数越大，油层吸汽能力越强，汽窜通道容易形成，汽窜容易发生。采油一区杜84兴隆台现有井数73口，有干扰关系井数45口。

2 问题的提出

2.1 目前套管气回收现状

（1）已知存在气窜干扰关系的井，关闭收气后，要定期定时外排套管气，不但影响了天然气的回收，增加劳动强度，如果排放不及时，还容易造成气锁现象，影响生产。

（2）未知存在气窜干扰关系的井，容易突发干扰，导致集气系统充液事故的发生。

2.2集气系统充液的原因

（1）杜813块兴隆台超稠油区块，开发周期短，注汽频繁，且经多年开发，油层中气窜现象严重，经常发生井间注汽干扰，造成套管内充满液体后进入集气系统。

（2）热采下泵初期，地层压力迅速释放，“抽活”现象时有发生，“抽活”后套管液体进入到集气系统。

（3）油井正常生产，实行地下掺液时，如果套管气过大，容易将掺液带入集气系统中。

（4）油井洗井时，如果操作人员出现误操作，也可能造成洗井液进入集气系统。

2.3汽窜带来的安全隐患

（1）正常收气时，如果油井受到汽窜影响而发现不及时，液体顺着气管线进入集气系统，会造成集气及净化系统污染事故。

（2）如果在冬季，集气系统充油后，易造成集气系统冻堵，若严重还会造成集气系统瘫痪。

2.4套管气外排的原因

（1）热采下泵初期，油井油套环行空间水蒸汽较多，湿度大，不易燃烧，不能进入系统，必须在井口排放。

（2）近年来，井况问题较多。主要有井下落物、套管变形、新井下一体管等，因此现场必须采用氮气隔热技术，防止井下管柱的损坏。造成下泵后，氮气比例过大，不能燃烧，套管气需外排半个月后才能回收。

（3）为提高区块开发效果，施工中采用二氧化碳复合吞吐等措施。造成在下泵初期，二氧化碳析出，套管气根本无法燃烧，进不了系统，必须在井口排放。

2.5 套管气外排存在的安全隐患

（1）在井口排放套管气时，必须用接油桶承接套管中流出的废液，排放的废液经常污染井场。

（2）油井在日常控气生产中，普遍采用开小套管闸门，控制气量外排。这样很容易造成气锁现象，影响产量。如果开大则易造成井口污染。

（3）外排套管气时，如突然发生气窜或“抽活”现象，发现不及时也极易造成井场污染。

3 防噴套管气回收装置的研制

防喷套管气回收装置是在单井井口原有的套管气回收流程的基础上，进行改造，实现当套管气回收管线中有大量液体涌出时，自动封闭收气流程的作用。

3.1装置结构

该装置由接头、壳体、密封座、密封球、密封球座、浮箱、浮箱架、连接体、平衡管等组成。

（1）壳体

壳体是一个钢制的空心圆柱体。在它内部放置一个浮箱装置，上部连接密封座，上方管壁部连接平衡管。

（2）浮箱机构

浮箱机构由密封球、浮箱和支撑架组成。浮箱机构是该装置的关键部件。利用物体在液体中的浮力远远大于在气体中的原理，在有液体充入时上浮，与密封座密封，起到封闭作用。

（3）平衡管

平衡管连接在壳体上部管壁处与套管收气流程上，根据连通原理，使浮箱上下气体压力平衡。

套管气防汽窜装置采用的是卡箍连接，进口与套管闸门相连，出口与收气流程相连，结构简单，操作方便。

3.2工作原理

当油井正常收气时，套管气进入该装置后，经壳体与浮箱的间隙以及平衡管正常进入收气系统。

当油井发生汽窜等情况，套管内有液体涌出时，进入该装置后，装置内浮箱机构受液体浮力的作用上浮，达到一定高度后，密封球与密封座密封，起到截止阀的作用，阻止液体继续进入集气系统。当油井汽窜干扰结束恢复正常生产时，套管内压力下降，装置内的液体流回套管中，密封球与密封座分开，从而油井继续收气。保证了油井的正常生产。

4 应用效果评价

4.1现场效果

截止目前，该装置在区内已经安装了 15口井，取得非常好的效果。

（1）井口套管气排放无污染。保持了井场清洁，实现了清洁化生产。

（2）降低了职工的劳动强度。减少了油井因预防汽窜需拆除低压流程，重新打表的工作程序；避免了油井因套管气排放不及时而造成的泵的气锁，提高了油井生产时率。

（3）该装置结构简单，安装容易，操作方便。不影响油井正常洗井、测试等日常工作。

（4）该装置具备回收轻质油功能，避免了外排套管气造成的轻质油的浪费。

（5）保证了安全生产，防止了污染，杜绝了油气泄漏事故的发生。

4.2效益评价

4.2.1成本投入

（1）材料成本：（1）材料成本：浮箱：400元/个；壳体：550元/个；丝堵50元/个。小计：1000元/套

（2）人工及其他费用：120元/套。目前投入装置15套，总投入：1120元/套×15台=1.68万元

5 结论及认识

5.1经现场应用证明，防喷套管气回收装置可以有效防止油井套管气回收时，因各种原因引起的集气系统充油事故。

5.2能够有效防止套管气外排时造成的地面污染。可以在热采稠油、超稠油区块大规模推广应用。

5.3能够满足油井正常测试、收控气、轻质油回收的需要。

5.4能够减少油井气锁现象的发生，提高油井生产时率。

5.5降低职工的劳动强度。

参考文献：

[1]周文彪，现代设备管理理论与方法，上海，同济大学出版社，1993，1-12。

[3]郁君平，设备管理，北京，机械工业出版社，2001年，1-20。4.梁三星。设备综合管理学，西北工业大学出版社，1999.10

[3]胡安定。石油化工厂设备检查指南，中国石化出版社，1997.9