油井套管定壓放氣防噴裝置在采油井上的應(yīng)用

張 莉，羅天娥，張 霞

（玉門油田分公司老君廟采油廠，甘肅酒泉 735200）

1 套管氣

1.1 套管氣定義

套管氣是油層中伴隨石油一起逸出的氣體，部分溶于石油中的天然氣。其主要成分為甲烷、乙烷，還含有少量易揮發(fā)的液態(tài)烴及微量的二氧化碳、氮、硫化氫等雜質(zhì)?？梢灾迫〖状?、乙二醇、醋酸、乙烯、丙烯等化工原料或用作燃料。

1.2 套管氣的控制原則

（1）供液能力大于深井泵的抽吸能力、動(dòng)液面較高的油井，功圖正常充滿系數(shù)高的油井，套壓應(yīng)高控；

（2）供液能力小于深井泵的抽汲能力、動(dòng)液面較低的油井，功圖顯示供液不足的抽油井，套壓應(yīng)低控；

（3）供液能力與深井泵的抽汲能力相匹配時(shí)，考慮深井泵不受氣體影響為原則，保證合理的沉沒度，合理控制。

2 控制套管壓力存在的制約生產(chǎn)問題

2.1 常規(guī)控制套管壓力存在的問題

圖1 控制套管壓力存在的制約生產(chǎn)問題

如圖1所示，常規(guī)式控存在諸多問題制約生產(chǎn)。目前常用的套管氣控制方式是通過打開油井套管閘門，通過壓力表來合理地控制套管氣。部分井井底伴生氣壓力過高，待控制合理套管壓力時(shí)，所需時(shí)間較長。因控制好壓力后，關(guān)閉套管閘門。由于套管閥門的關(guān)閉，伴生氣出口通道被堵，造成套管壓力的再升高，現(xiàn)場試驗(yàn)證明，該套管壓力控制方法效果不佳。

對于套管壓力過高的油井，常用持續(xù)打開套管閘門放伴生氣的方式。這種操作方法對抽油泵的生產(chǎn)狀態(tài)要求較高，即游動(dòng)凡爾和固定凡爾與凡爾座接觸嚴(yán)密，若出現(xiàn)凡爾球與凡爾球座接觸不嚴(yán)密，套管壓力落零后，套管液面會(huì)上升，會(huì)造成原油從套管流出，影響油井的正常生產(chǎn)。

2.2 總體思路

對控制套管壓力各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行深入研究，找出存在問題，加以解決。存在問題見表1。

表1 存在的問題

3 套管定壓放氣改進(jìn)思路及方案實(shí)施

3.1 壓力控制部分

垂直設(shè)置一個(gè)圓柱形的下空腔1，在下空腔1內(nèi)設(shè)置凡爾球2，在凡爾球2上部設(shè)置壓簧3，在下空腔1底部設(shè)置連接口4，連接口4外端通過螺紋與井口套管密封連接，在下空腔1頂部設(shè)置若干個(gè)通孔5（見圖2）。

其特征是：通過調(diào)節(jié)彈簧的參數(shù)，即彈簧絲直徑、彈簧圈直徑、有效圈數(shù)、彈簧總長來設(shè)置壓力控制部分。

圖2 壓力控制部分改造方案

3.2 氣體排放部分

在若干個(gè)通孔5上垂直設(shè)置一個(gè)圓柱形的內(nèi)腔6，在該內(nèi)腔6內(nèi)設(shè)置一個(gè)直徑小于內(nèi)腔直徑、密度小于原油密度的浮球7，并使該浮球7在該內(nèi)腔6內(nèi)上、下自由移動(dòng)，在該內(nèi)腔6頂端設(shè)置一個(gè)排氣口8，并在內(nèi)腔6外設(shè)置一個(gè)圓柱形的外腔9，在內(nèi)腔6側(cè)壁的中、下部位置設(shè)置若干側(cè)氣孔10。

3.3 套管防噴部分

套管防噴改造見圖3。

圖3 套管防噴改造

排氣時(shí)：浮球7位于內(nèi)腔6的下部，氣體經(jīng)連接口4進(jìn)入下空腔1并頂開凡爾球2經(jīng)若干個(gè)通孔5進(jìn)入內(nèi)腔6，再經(jīng)過浮球7下方的側(cè)氣孔10進(jìn)入外腔9，再從浮球7上方的側(cè)氣孔10進(jìn)入內(nèi)腔6，然后從排氣口8排出。

當(dāng)氣體中含有原油時(shí)，浮球7浮起，頂住排氣口8，原油不會(huì)被噴出。所述的浮球7為塑料材質(zhì)，凡爾球?yàn)殇撝啤?/p>

3.4 套管定壓放氣防噴閥在采油樹上的安裝及應(yīng)用

打開套管閘門，氣體進(jìn)入下空腔，在氣壓的作用下氣體頂起凡爾球上升，接觸壓簧后，通過通孔進(jìn)入內(nèi)腔，頂起浮球后，氣體由排氣閥排出。

當(dāng)套管氣中伴生有液體時(shí)，浮球會(huì)隨著液面上升而上升，當(dāng)達(dá)到排氣口時(shí)，會(huì)密封排氣口，防止液體排出，氣體由側(cè)氣孔排出，從而達(dá)到放氣、防噴的作用。

4 應(yīng)用效果

套管定壓放氣防噴裝置是井口裝置的重要部分，安裝在井口采油樹套管上。

其主要功能有兩個(gè)：

1）調(diào)節(jié)套壓。通過調(diào)節(jié)套管定壓放氣防噴裝置的彈簧裝置，控制套管壓力，使油井處于一個(gè)合理的生產(chǎn)壓差。將油套環(huán)空中的大部分氣體釋放出來，降低氣體對抽油泵的影響，提高泵效。

2）防噴作用。防止動(dòng)液面上升產(chǎn)生的套噴現(xiàn)象，造成環(huán)境污染。應(yīng)用效果見表2。

表2 該裝置在玉門油田部分井上的應(yīng)用效果

套管定壓放氣防噴裝置在部分油井上試用，均起到了較好的效果，通過控制套管氣，油井產(chǎn)油量均有提高。

5 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

1）合理控制套管氣，提高了泵的充滿系數(shù)。

2）解決了套管壓力控制難度大的問題。

3）安裝套管定壓放氣防噴裝置后，無需在每日巡井過程中在井口等待放氣。

4）合理控制套管氣，解決了油井“氣鎖”的問題。

5）減小了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

6）杜絕了環(huán)境污染，徹底解決了因抽油泵工作不正常導(dǎo)致的套噴問題。