火驅(qū)井下高效油氣分離裝置的研究與應(yīng)用

趙長亮

摘 要：火驅(qū)區(qū)域油井尾氣量大，部分井日尾氣量甚至達(dá)到了5000方以上，而火驅(qū)生產(chǎn)井也是排氣井，既采油又排尾氣，這也直接導(dǎo)致了火驅(qū)井的泵效偏低。在泵下加氣錨，成為了火驅(qū)生產(chǎn)井的主要解決方式。而傳統(tǒng)氣錨適于分離以甲烷為主的溶解氣，針對火驅(qū)工況具有一定局限性，因此開展火驅(qū)非溶解氣分氣效率和分離裝置結(jié)構(gòu)的研究具有一定的實(shí)際意義。

關(guān)鍵詞：火驅(qū)；溶解氣；非溶解氣；氣錨

引言

曙光采油廠杜66-杜48塊是典型的薄互層稠油油藏，2005年開始實(shí)施火驅(qū)開發(fā)，先后經(jīng)歷了火驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)、擴(kuò)大試驗(yàn)及規(guī)模轉(zhuǎn)驅(qū)三個階段?；痱?qū)區(qū)域油井開井?dāng)?shù)400余口，火驅(qū)生產(chǎn)井見效后，油井尾氣量增大，部分井日尾氣量甚至達(dá)到了5000方以上，而火驅(qū)生產(chǎn)井也是排氣井，既采油又排尾氣，這也直接導(dǎo)致了火驅(qū)井的泵效偏低。調(diào)取了日產(chǎn)氣量>1000的10口井進(jìn)行尾氣分析，發(fā)現(xiàn)火驅(qū)尾氣組分較為復(fù)雜，其中非烴類組分比例較高，烴類氣體所占比例較小，這類混合氣與傳統(tǒng)油井伴生氣性質(zhì)截然不同。在高氣液比抽油井的有桿抽油泵下安裝氣錨是減少氣體影響、提高泵效的最有效措施之一。氣錨作為井下油氣分離裝置，其基本分氣原理是建立在油氣密度差的基礎(chǔ)上，為了更有效地利用氣液兩相之間的密度差，使油氣在進(jìn)泵之前得到更加徹底地分離，國內(nèi)外油田設(shè)計了各種不同類型的氣錨。主要有簡單氣錨、螺旋式氣錨、偏心氣錨、井下復(fù)合式氣錨、多杯等流型氣錨等幾種?；痱?qū)生產(chǎn)井同時也是火燒油層后產(chǎn)生的尾氣排氣井，火驅(qū)尾氣組分較為復(fù)雜，其中非烴類組分比例較高，主要有氮?dú)狻⒍趸嫉?，烴類氣體所占比例較小，主要為甲烷等，這類混合氣與傳統(tǒng)的油井伴生氣性質(zhì)不同。致使傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的氣錨難以適合稠油火驅(qū)生產(chǎn)井工況。

1火驅(qū)井下高效油氣分離裝置研究

1.1 理論分析

火驅(qū)非溶解氣氣錨結(jié)構(gòu)和分氣效率理論性研究。

氣錨結(jié)構(gòu)分離效率：

ηs——分離器分離效率，%；

qgc——套管產(chǎn)氣量，m3/d；

qg——油井總產(chǎn)氣量，m3/d；

GOR——生產(chǎn)氣油比，m3/m3；

Rsp——溶解氣油比，m3/m3；

Fw——含水率，%；

ql——油井產(chǎn)液量，m3/d。

通過理論分析，確認(rèn)了長沉降距離、曲面變流速、長螺距、大通徑、小外徑的主體分離結(jié)構(gòu)，提高分離效率，降低液流阻力。

1.2螺旋片參數(shù)的確定

螺旋結(jié)構(gòu)分離效果可從可分離出的氣泡直徑來判斷，分離出的氣泡直徑越小，分離效果越好。而影響分離效果的主要參數(shù)有螺旋片的外半徑、內(nèi)半徑、螺旋長度及螺距等，從下面兩個實(shí)驗(yàn)圖可以得出：增加螺旋長度，減小螺距和螺旋片半徑，螺旋分離效果變好。同時由于螺旋直徑減小，可增大環(huán)形空間截面積，這又有利于增大“回流效應(yīng)”，使整個分離器的分離效果變好。

1.3氣錨結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

基于火驅(qū)的尾氣特性和理論研究，我們改變傳統(tǒng)氣錨結(jié)構(gòu)，研制了適應(yīng)于火驅(qū)油井特性的專用高效氣液分離裝置，改變傳統(tǒng)做法，創(chuàng)新采用先沉降，后離心的結(jié)構(gòu)，先后分離非溶解氣和溶解氣，有效緩解抽油泵工作過程中受氣體影響的問題。改進(jìn)后的氣錨主要由本體、檔環(huán)、捕集柵、中心管、螺旋片等部件組成。井下油氣混合物從進(jìn)液口進(jìn)入氣錨內(nèi)部，沿中心管和外管之間的環(huán)空向下流動，在滑脫效應(yīng)作業(yè)下，氣體逐漸向上運(yùn)動，液體向下運(yùn)動，油氣逐步開始分離，中心管采用內(nèi)凹型的曲面結(jié)構(gòu)，氣液混合物向下流動的截面積逐漸增大，液流速度變慢，促使油氣混合物中非溶解氣組分更好的分離。之后進(jìn)入螺旋分離結(jié)構(gòu)，在螺線片的導(dǎo)向作用下，含氣油流在氣錨內(nèi)旋轉(zhuǎn)流動，由于紊流化和離心分離作用，加速了小氣泡的聚合，小氣泡聚合成大氣泡，由于不同密度的流體產(chǎn)生的離心力不同，使密度較小的大氣泡沿螺旋內(nèi)側(cè)流動，而密度較大帶有未被分離的小氣泡的液體則沿著外側(cè)流動。沿內(nèi)側(cè)流動的大氣泡不斷聚集，上升至螺旋頂部聚集成“氣帽”，氣體以連續(xù)氣流經(jīng)過排氣孔排到油套環(huán)形空間。油氣分離后液體繼續(xù)向下流動，進(jìn)入中心管，最后被抽吸入泵。

1.4工作原理

氣液混合物進(jìn)入氣錨后，先經(jīng)過縱向沉降分離結(jié)構(gòu)，在滑脫效應(yīng)下，利用氣液密度差分離非烴類氣體；之后進(jìn)入螺旋分離結(jié)構(gòu)，通過紊流化和離心分離作用，分離溶解在原油中的烴類氣體。

2實(shí)驗(yàn)效果

火驅(qū)專用氣錨裝置現(xiàn)場下入42套，對前后周期泵徑相同的42口井進(jìn)行整體對比分析，下入前平均泵效35.5%，平均日產(chǎn)液量12.2t，平均日產(chǎn)油量2.5t，下入后平均泵效40.8%，平均日產(chǎn)液量13.8t，平均日產(chǎn)油量2.9t，前后泵效對比提高5.3%，平均日產(chǎn)液量提高1.6t，平均日產(chǎn)油量提高0.4t。

3 結(jié)論

（1）火驅(qū)是稠油吞吐后期重要的穩(wěn)產(chǎn)接替方式之一，研究和改進(jìn)火驅(qū)高效氣錨技術(shù)對火驅(qū)開發(fā)至關(guān)重要。

（2）研制的火驅(qū)專用氣錨技術(shù)填補(bǔ)了國內(nèi)技術(shù)空白，為火驅(qū)采油提供了新的技術(shù)支撐，為遼河油田火驅(qū)持續(xù)開發(fā)打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 邵昭媛. 氣錨進(jìn)液孔局部流場的數(shù)值模擬及應(yīng)用[D].大慶石油學(xué)院，2010.

[2] 苗新蕾. 油井采出氣—液在多杯等流型氣錨中的流動[D].大慶石油學(xué)院，2006.