电泵井套管气回收射流装置的研制与应用

刘攀

摘  要：针对电泵井生产中在油套环行空间伴生的天然气，从套管四通排出，天然气主要成分烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般有硫化氢、二氧化硫、二氧化碳、氮和水气和少量一氧化碳，甲烷是一种温室气体，它造成的温室效应要比二氧化碳还要大，因此更能加劇全球气温的升高，进而引发一系列问题，硫化氢、二氧化硫如果排放过多的话会形成局部地区的酸雨， 造成建筑物损害、 植物土壤的酸化、 危害河水中的生物等。该装置利用套管气回收射流装置的工作原理使其在套管四通处产生负压将套管气吸入进入油井输油管线，既避免天然气外排影响大气环境，又保证电泵井正常生产和实现经济回收创造效益。

关键词：电泵生产;套管气;套管气回收射流装置;天然气回收

一、 引言

在电泵井生产过程中，地层内的油、水、气混合流体通过电泵机组提送到地面，混合流体在经过井下分离器时产生天然气进入油管与套管的环形空间，这部分天然气被称为电泵井套管气，产生的套管气经过套管四通不经回收排入大气或被不法分子引出燃烧，一是套管气白白损失造成资源浪费，二是套管气或未经处理的套管气燃烧产生危害较大的物质进入大气破坏大气环境，为此我们设计套管气回收射流装置，在不借助或少借助任何外在设备的前提下、在较小的压力作用下利用射流装置的工作原理将油套环形空间的套管气收集到正常使用的油井管线中，降低大气环境污染，并且实现天然气能源回收再利用。

二、射流装置的工作原理

（一）射流装置工艺原理

射流装置（气液混合腔）它是由喷嘴、吸入气室、扩散管（或扩压管）三部分组成，是利用射流负压原理发展起来的一种多用途曝气方式。射流装置的工作原理是油水混合液体以高的流速经喷嘴喷出，高速流动的油水混合液体通过吸入气室时，会在气室中形成真空，由进气管靠真空压力从套管四通处吸入大量套管气，套管气进入气室后，在喉管处再与油水混合液体剧烈混合，形成气液混合体，由扩散管排出进入油井管线，在整个过程中形成高效的套管气传递。

（二）主要技术参数

三、应用讨论

（一）某电泵井实验数据

2016年1月17日在对某电泵井生产时的产量进行调查，该井总液量为220吨/天，测得套管气瞬时流量45方/小时，根据实验数据要求于2016年2月17日安装喷嘴为14mm的套管气回收射流装置装置一台，进口压力为1.0MPa，出口压力为0.8MPa，进出口压差为0.2MPa，安装时的进气口压力为0.2MPa，瞬时流量13-19方/小时，运行后进气口压力持续涨高最后与出口压力持平; 后于2016年3月7号将更换为12mm喷嘴的套管气回收射流装置，进口压力为1.5MPa，出口压力为0.95MPa，进出口压差为0.55MPa，瞬时流量40方/小时左右，进气口压力一直保持在0.15-0.2MPa之间。在4月1号将相邻的另一口电泵井瞬时流量25方/小时的套管气倒进某电泵井套管气回收射流装置进行套管气回收，此时流量计瞬时流量达到66方/小时左右，进气口压力仍一直保持在0.15-0.2MPa之间。截止到2016年10月15日，累计集气124792.2方。

（二）实验数据对比

通过某电泵井安装不同喷嘴的套管气回收射流装置和不同流量的套管气实验对比，我们可以发现进出液口压差越大，流速越快的电泵井回收套管气效果越好，该套管气回收射流装置适用于所有的电泵井，下步在使用套管气回收射流装置前一定将电泵井产量、套管气流量落实清楚，保证在套管气回收射流装置的进出口压差达到0.4-0.6MP安装合适配套的套管气回收射流装置（电泵井可以用射流装置代替油嘴）。

（三）讨论

1、 安装便捷

根据电泵井流量大小选择合适的套管气回收射流装置，将套管气回收射流装置安装在电泵井回压闸门上方的立管上，进液口联接在横管弯头下方，出液口联接在回压闸门上端，负压吸气口一端装上单流阀与气表，然后再与电泵井套管四通便于联接的一端联接好，封闭电泵井套管四通另一端，保持正常生产时进液口与出液口之间的压差达到0.4MPa—0.6MPa，利用电泵井生产的流体通过喷嘴产生的高流速使气室压力降低形成负压完成套管气自动吸气效果。

2、产生效果

（1） 射流装置简便，辅助设施少。仅靠射流装置自身的作用不需要借助其他电器设备实现套管气自动回收。

（2） 自动控制，实现无人盯守。该装置安装好后，成为井口设备的一个部件，不需要员工现场看护，只需要员工同日常巡井一样关注井口设备有无渗漏、电泵井生产电流电压是否正常即可，便于员工日常管理和操作，无需其他设备操作。

（3）  减少员工工作量，集气效果好。不需要员工进行任何操作，该装置实现24小时自动回收套管气。

（4） 套管气密闭外输，实现环境保护。套管气经过套管气回收射流装置负压集气全部进入电泵井流程，实现密闭外输，不会造成套管气泄露，保证安全回收无污染。

（5） 应用范围广，适合高液量外输。本装置不仅适用于电泵井套管气回收，对于其他高液量的抽油井、需要回收气体的高液量的管线（如联合站外输输气、抽油井等）都可以安装本装置实施集气进行外输。

（6）  投入少，经济效益好。本装置投入资金少，仅需要改造一下流程，一年可回收套管气10多万方，回收的套管气可应用于其他领域，产生极大的经济价值。

四、 结论

针对电泵井生产时产生的套管气大外排影响大气环境的特点，依托现有的流程安装套管气回收射流装置，将套管气经过单井管线输至联合站，能够很好地保证洁净环境、降低成本，该回收装置具有无人值守、自动运行、突发状况容易处理的特点，满足油田现场管理要求，且回收工艺应用效果好，能够实现套管气安全回收无污染，对建设资源节约型、环境和谐型的绿色油田具有积极意义。

参考文献

[1]许冬进，马丽，程俊，油田伴生气回收装置现状和分析[J].石油科技论坛，2010.15（4）：29-33

[2]苏欣，王胜雷，张琳.油田伴生气利用对策及现状[J].天然气与石油，2008.27（10）：73

[3]徐文庆.新型套管气回收装置研制与应用[J].石油机械，2009，37（2）：81-82