插裝式防凍堵套管氣回收裝置的研制與應(yīng)用

王曼 晏耿成 覃川 蔣守強(qiáng) 程顥

（1.長慶油田分公司油氣工藝研究院；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室；3.長慶油田分公司第一采油廠）

1 結(jié)構(gòu)及工作原理

目前，國內(nèi)油田油井井口套管氣回收工藝主要采用地面回收技術(shù)，主要是井口定壓閥集氣混輸[1-7]。隨著輕烴回收的需求深入，直讀防凍定壓套氣閥現(xiàn)場推廣應(yīng)用過程中，還存在問題：冬季氣量大時(shí)低溫凍堵現(xiàn)象仍存在，且不能完全回收伴生氣的問題。

新研制的插裝式防凍堵套管氣回收裝置創(chuàng)新設(shè)計(jì)了浸入式原油保溫防凍堵結(jié)構(gòu)、刻度套加調(diào)壓帽的直讀式調(diào)壓結(jié)構(gòu)。裝置前端單向閥通過高壓軟管連接進(jìn)氣管線，后端定壓放氣閥直接插裝在生產(chǎn)流程的三通處，定壓放氣閥全部浸入原油中。套管氣通過進(jìn)氣管線進(jìn)入單向閥，繼而進(jìn)入定壓放氣閥的進(jìn)氣腔，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)即推動調(diào)壓活塞，開啟排氣孔，套管氣直接進(jìn)入生產(chǎn)流程中。本裝置安裝在油井井口生產(chǎn)流程中工作，單向閥可阻止原油返流進(jìn)套管，從而實(shí)現(xiàn)了氣液分離，進(jìn)而完全解決氣體釋放時(shí)吸熱及冬季凍堵問題。其結(jié)構(gòu)[8]如圖1所示。

圖1 插裝式防凍堵套管氣回收裝置結(jié)構(gòu)圖

2 使用過程

該裝置在實(shí)際生產(chǎn)過程中定壓放氣閥插裝固定在油管中，可達(dá)到伴熱防凍的作用。該裝置中定壓放氣閥工作前須設(shè)定一壓力值，即轉(zhuǎn)動調(diào)壓帽，帶動壓力傳導(dǎo)體和進(jìn)氣腔體上下移動，壓縮調(diào)壓彈簧，通過調(diào)壓活塞調(diào)節(jié)排氣孔壓力，壓力直接顯示在刻度套上，壓力設(shè)定完成。當(dāng)氣體通過單向閥進(jìn)入進(jìn)氣腔且壓力大于設(shè)定壓力時(shí)即推動調(diào)壓活塞向下移動，開啟排氣孔，直接將套管氣混輸?shù)接凸苤?，完全回收套管氣。定壓放氣閥可借助現(xiàn)場原油的熱量伴熱，閥座裝在調(diào)壓活塞上方的套裝方式，使得定壓放氣閥開啟排氣的同時(shí)排出凝結(jié)水，從而完全解決氣體釋放時(shí)吸熱及冬季凍堵問題，同時(shí)單向閥能夠防止原油流入套管。

3 技術(shù)特點(diǎn)

1）針對氣液分離式套管氣回收裝置研制與應(yīng)用在冬季氣量大時(shí)仍然存在低溫凍堵的現(xiàn)象，重新設(shè)計(jì)定壓放氣閥的氣路結(jié)構(gòu)及彈簧的可壓縮距離[9]。將閥座裝在閥桿上方，定壓放氣閥柱塞離開閥座下行排氣孔開啟，同時(shí)排出凝結(jié)水，冷凝水不易在氣路中聚集，防止結(jié)冰凍堵；并且將彈簧的可壓縮距離由原來的1.6 mm 增至2.4 mm，當(dāng)氣路開啟時(shí)，排氣孔排量增大，減小了氣量較大排氣時(shí)的溫降效應(yīng)。

2）將單向閥與定壓放氣閥連接，直接插裝在井口四通處，定壓放氣閥全部浸入原油，因天然氣膨脹而導(dǎo)致的降溫效應(yīng)被采出的原油余溫削減，不易發(fā)生凍堵。

3）采用插入式總成設(shè)計(jì)，裝置與套管頭連接使用高壓軟管線，安裝、維修時(shí)無需動火，適用于新老井流程。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

2018年以來，在長慶油田推廣應(yīng)用插裝式防凍堵套管氣回收裝置9 130 套回收井口伴生氣，部分現(xiàn)場應(yīng)用情況見表1，該裝置降低了環(huán)境污染，減少了能源浪費(fèi)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。以長慶油田平均單井產(chǎn)油量1.5 t/d，平均氣油比40 m3/t，套管伴生氣占2/3 估算[10]，該定壓閥年可回收伴生氣9446×104m3，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益1889萬元。

表1 現(xiàn)場測試插裝式防凍堵套管氣回收裝置應(yīng)用情況

5 結(jié)論

1）插裝式防凍堵套管氣回收裝置通過改變定壓放氣閥閥桿與閥座的相對位置及彈簧的可壓縮距離，使得定壓閥排氣量較大時(shí)，在排氣的同時(shí)排出凝結(jié)水；并且將定壓放氣閥最大程度暴露在原油中，削減因天然氣膨脹而導(dǎo)致的降溫效應(yīng)，防止排氣原件在冬季結(jié)冰導(dǎo)致凍堵，防凍堵效果良好。

2）插裝式防凍堵套管氣回收裝置使用機(jī)械方式顯示壓力，不但降低了生產(chǎn)成本，也使套管氣回收裝置的安裝、管理、維護(hù)難度減小。

3）插裝式防凍堵套管氣回收裝置與套管頭連接采用高壓軟管，安裝、維修時(shí)無需動火；適用于新老井流程，能夠達(dá)到隱患治理和回收優(yōu)質(zhì)資源的目的。