CN101608536B - 无源式多功能井口回流疏通补偿装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种石油工业用的无源式多功能井口回流疏通补偿装置。其技术方案是：主要由分离回流总成和药剂携带单元构成，其中，分离回流总成主要由井液分离单元、过滤器、储砂储水室、回流流量控制单元构成，所述的药剂携带单元主要由药剂携带器、药剂罐和气平衡连接管构成，药剂携带器分别与回液管和药剂罐连通，井液通过分离回流总成分离过滤后，部分污水通过井液回流管柱沿回液管进入药剂携带器，利用水力喷射原理与药剂罐内的药剂混合，回流到油套环空中疏通沉没度中气的通道。有益效果是减小了气从沉没度中向上流动的阻力，阻止气反向进入电泵，保障电泵分离器的分离效果，延长了电泵井的免修期，节约大量的作业费用和作业时间。

Description

无源式多功能井口回流疏通补偿装置

一、技术领域：

本发明涉及一种石油工业用的无源式多功能井口回流疏通补偿装置。

二、背景技术：

电泵井生产运行中，气经沉没度向上流动受温度、压力和油套管管壁之间温差的影响，所受的阻力也不断变化，导致气以多种形体存在，加上沉没度中的原油长时间在高温中加热，原油粘度逐渐升高，变硬、变死，形成油帽子，堵塞气的通道，使气难以从套管排出，聚集在沉没度上部形成长度不一的泡沫段，甚至形成气囊。时间一久，沉没度中的气会反过来会进入电泵，严重影响泵效，而含蜡量、产气量高的油井，此现象更为严重。此现象会导致：①电泵分离器的分离效果变差，电泵运行电流不稳定，发生气锁现象，出现电泵叶轮干磨、气蚀、卡泵等问题，使电泵排量效率在低效区运行，导致电泵机械磨损严重，电泵免修期变短，电泵寿命缩短；②动液面测得不准；③计算电泵供给压力的难度大。另外，因油田注水调整引起的单井供求差过大也会导致电泵排量效率在低效区运行，使电泵机械磨损严重，电泵免修期变短，电泵寿命缩短。上述问题不但使作业成本大幅度增加，而且影响原油产量。

而加药处理目前采取向油套环空直接倾倒的方式，该方式会使药剂在油、套管和电缆上粘连，不但损失了药剂，并且因药剂混合不均匀，大大降低了药剂的使用效率。对于上述问题，目前仅有采用水泥车洗井的方法，但水泥车瞬时排量过大，与井底压力容易产生负差，导致倒灌，造成对地层的污染，开井生产后含水会升高，恢复期也长，影响原油产量，并且洗井只是一次性处理，不能根本解决问题。

三、发明内容：

本发明的目的就是针对电泵井生产中存在的问题，提供一种自动携带药剂、提高电泵效率、降低生产运行成本的无源式多功能井口回流疏通补偿装置。

其技术方案是：主要由分离回流总成和药剂携带单元构成，其中，分离回流总成主要由井液分离单元、过滤器、储砂储水室、回流流量控制单元构成，井液分离单元、过滤器、储砂储水室外壁为一个圆筒体，上下分别由盲板联接，上盲板开孔联接回流流量控制单元，下盲板开孔设有清砂孔，过滤器中的中心回流管、井液分离单元中的轴心回流管、回流流量控制单元和回液管自下而上联接构成井液回流管柱，与药剂携带单元连通；所述的药剂携带单元主要由药剂携带器、药剂罐和气平衡连接管构成，药剂携带器分别与回液管和药剂罐连通，井液通过分离回流总成分离过滤后，部分污水通过井液回流管柱沿回液管进入药剂携带器，利用水力喷射原理与药剂罐内的药剂混合，回流到油套环空中疏通沉没度中气的通道。

上述的井液分离单元主要由井液进口、蜂窝式螺旋轨道分离塔、蜂窝式一级阻油板、蜂窝式二级阻油扶正板和井液出口构成，井液进口位于井液分离单元中部，井液出口位于井液分离单元上部，分别沿井液分离单元外壁的切线方向与井液分离单元连通，蜂窝式一级阻油板和蜂窝式二级阻油扶正板设在井液分离单元的底部。

上述的蜂窝式螺旋轨道分离塔由蜂窝式双级螺旋分离板、轴心回流管构成，轴心回流管固定在蜂窝式双级螺旋分离板的轴心位置。

其中，过滤器由绕丝过滤管和中心回流管组成，中心回流管的管壁设有过滤孔，管壁外套有绕丝过滤管。

上述的药剂携带器由药剂携带器活接头、活接压帽、喷射嘴、喷射喉管、携带器座、药剂调节嘴、药剂调节嘴座、混合回流液接口构成，喷射嘴和药剂调节嘴可配备多种孔径，排列组合成孔径不同的喷射、药剂流道，以控制回流量和药剂携带量；所述的喷射喉管与喷射嘴通过药剂携带器活接头、活接压帽与携带器座压紧密封；药剂调节嘴与药剂调节嘴座压紧密封，药剂调节嘴座与携带器座活动联接；药剂携带器活接头与回液管活动联接，混合回流液接口与混合液观察窗活动联接。

过滤器中的中心回流管、井液分离单元中的轴心回流管、回流流量控制单元中的回液截止阀自下而上通过一级变径接头、二级变径接头联接，再与分压表、流量调节阀、回流压力表、回液管依次联接构成井液回流管柱。

蜂窝式二级阻油扶正板以下、过滤器以外的空间构成储砂储水室，储砂储水室底部盲板开孔，与丝堵母扣焊接形成清砂孔。

药剂罐设有防盗式加药口、防盗式气平衡接头和药剂使用记录仪，药剂罐通过防盗式气平衡接头、套管气平衡阀经气平衡连接管与套管阀门联接。

回流流量控制单元、回液管、药剂携带器的外部设有防盗保护保温罩。

本发明的有益效果如下：

(1)、大大减小气从沉没度中向上流动的阻力，阻止气反向进入电泵，保障电泵分离器的分离效果，使离心泵的充满系数更高，保证离心泵在高效区运行，延长电泵井的免修期，提高电泵的寿命，节约大量的作业费用和作业时间；

(2)、提高电泵的排量效率，提高采油量；

(3)、可替出沉没度中的死油，阻止供给剩余油到沉没度聚集，提高采油量；

(4)、确保药剂的高效使用，降低高矿化度液体对设备和流程的腐蚀；

(5)、减少因地层砂对管网的磨损而导致的穿孔和污染；

(6)、杜绝水泥车洗井对地层的污染；

(7)、减少地层能量损失，节约污水地面处理费用和注水费用；

(8)、结构合理紧凑、维护方便、寿命长。

四、附图说明：

附图1为分离回流总成的剖视图；

附图2为药剂携带单元的剖视图；

附图3为无源式多功能井口回流疏通补偿装置的俯视图；

附图4为药剂携带器的结构图；

上图中：井液进口1、蜂窝式螺旋轨道分离塔2、蜂窝式双级螺旋分离板2.1、轴心回流管2.2、蜂窝式一级阻油板3、蜂窝式二级阻油扶正板4、一级变径接头5、绕丝过滤管6、中心回流管7、储砂储水室8、清砂口9、二级变径接头10、井液出口11、单流阀12、回液截至阀13、分压表14、流量调节阀15、回流压力表16、防盗保护保温罩17、回液管18、药剂携带器19、药剂携带器活接头19.1、活接压帽19.2、喷射嘴前密封垫19.3、喷射嘴19.4、喷射嘴后密封垫19.5、喷射喉管19.6、携带器座19.7、药剂调节嘴19.8、药剂调节嘴密封垫19.9、药剂调节嘴座19.10、喷射喉管外部密封圈19.11、混合回流液接口19.12、药剂罐20、防盗式加药口20.1、防盗式气平衡接头20.2、药剂使用记录仪20.3、气平衡连接管21，套管气平衡阀22、药剂控制阀23、混合液观察窗24、流量计25、流量计截止阀26、油管接口27、套管接口28、分离回流总成支撑29、分离回流总成外壳30。

五、具体实施方式：

结合附图1-4，对本发明作进一步的描述：

本发明主要由井液进口1、蜂窝式螺旋轨道分离塔2、蜂窝式一级阻油板3、蜂窝式二级阻油扶正板4、井液出口11构成井液分离单元，井液进口1位于井液分离单元中部、井液出口11位于井液分离单元上部，分别沿井液分离单元外壁的切线方向与井液分离单元联接；由绕丝过滤管6和中心回流管7构成所述的过滤器；蜂窝式二级阻油扶正板4以下、过滤器以外的空间构成储砂储水室8；由回液截止阀13、分压表14、流量调节阀15、回流压力表16、回液管18构成所述的回流流量控制单元；由药剂携带器19、药剂罐20、气平衡连接管21、套管气平衡阀22、药剂控制阀23、混合液观察窗24、流量计25、流量计截止阀26、回液管18构成所述的药剂携带单元；分离回流总成支撑29安设在分离回流总成外壳30的底部。

其中，蜂窝式螺旋轨道分离塔2由蜂窝式双级螺旋分离板2.1、轴心回流管2.2构成。过滤器中的中心回流管7、井液分离单元中的轴心回流管2.2、回流流量控制单元中的回液截止阀13自下而上通过一级变径接头5、二级变径接头10联接，再与分压表14、流量调节阀15、回流压力表16、回液管18依次联接构成井液回流管柱，储砂储水室8底部盲板开孔，与丝堵母扣焊接形成清砂孔9。井液分离单元、过滤器、储砂储水室外壁为一个圆筒体，上下各由盲板联接，上盲板开孔联接回流流量控制单元，下盲板开孔联接清砂孔9。

另外，药剂携带器19由药剂携带器活接头19.1、活接压帽19.2、喷射嘴前密封垫19.3、喷射嘴19.4、喷射嘴后密封垫19.5、喷射喉管19.6、携带器座19.7、药剂调节嘴19.8、药剂调节嘴密封垫19.9、药剂调节嘴座19.10、喷射喉管外部密封圈19.11、混合回流液接口19.12构成，喷射嘴19.4和药剂调节嘴19.8可配备多种孔径，排列组合成孔径不同的喷射、药剂流道，用以控制回流量和药剂携带量。

其连接结构是喷射喉管19.6与喷射嘴19.4通过喷射喉管外部密封圈19.11、喷射嘴前密封垫19.3、喷射嘴后密封垫19.5、药剂携带器活接头19.1、活接压帽19.2压紧密封于携带器座19.7；药剂调节嘴19.8以药剂调节嘴密封垫19.9密封，压紧于药剂调节嘴座19.10，药剂调节嘴座19.10与携带器座19.7以锥形管扣联接；药剂携带器活接头19.1与回液管18联接，混合回流液接口19.12与混合液观察窗24以锥形管扣联接。

为了起到防盗功能，药剂罐20设有防盗式加药口20.1、防盗式气平衡接头20.2、药剂使用记录仪20.3，药剂罐20通过防盗式气平衡接头20.2、套管气平衡阀22经气平衡连接管21与套管阀门联接。回流流量控制单元、回液管18、药剂携带器19、药剂控制阀23、混合液观察窗24、流量计25、流量计截止阀26外部设有防盗保护保温罩17。

无源式多功能井口回流疏通补偿装置在工作状态时，井液经井液进口1进入井液分离单元，沿切线方向引入蜂窝式螺旋轨道分离塔2，在离心力、位差、压力差、比重差的作用下，井液中的油、气、水和砂得到充分的分离。分离出的油、气和大部分污水沿井液出口11切线进入单流阀12到计量站，分离出的砂和少部分污水囤积到储砂储水室8，蜂窝式一级阻油板3、蜂窝式二级阻油扶正板4可有效阻止分离出的油沉积到储砂储水室8，蜂窝式二级阻油扶正板4对过滤器和蜂窝式螺旋轨道分离塔2还起到扶正作用。当无源式多功能井口回流疏通补偿装置的温度接近井口温度时，打开回液截止阀13，囤积在储砂储水室8的污水在压力差的作用下，经过滤器过滤，通过井液回流管柱依次到达分压表14、流量调节阀15、回流压力表16、药剂携带器19，在药剂携带器19内利用水力喷射原理，经喷射嘴19.4进入喷射喉管19.6，产生射流区，将药剂从药剂罐20经药剂控制阀23、药剂调节嘴19.8吸入喷射喉管19.6外部的空间，混合后进入混合液观察窗24，通过流量计25进入油套管环形空间，以连续的小流量回流，对动液面以下的粘、死油进行溶解清理。较薄的油帽子在混合液的清理下，可迅速疏通，解开泡沫段或气囊中的气从套管放出，较厚的油帽子通过混合液在动液面不断地积累溶解，慢慢变稀，一旦动液面至分离器吸入口的压力稍大于地层中部至分离器吸入口剩余供给压力时，沉没度中的死油和部分被压缩的气就会进入分离器和离心泵，通过油管排出，从而疏通了沉没度中气的通道。因混合液的回流量不大并且可以调节，不会造成对地层的污染。

这样连续运行就会彻底改变沉没度中原油的物性，原油的粘度、气溶性和结蜡现象大幅度减少，气就很容易从沉没度中排出，从而保障了电泵分离器的分离效果，不但离心泵的充满系数得到提高，延长电泵的免修期，同时还阻止了地层供给电泵的剩余油到沉没度中聚集，提高该井的采油量，降低该井的采水量，缓解地层能量损失，节约污水地面处理费用和注水费用。

回流液回流疏通过程中，还可以根据井液不同的矿化度更换不同的药剂，解决蜡、气、稠、腐等问题。

回流液回流疏通过程中，套管气平衡阀22起到稳定药剂流量的作用。

对于因注水调整引起的单井供求差过大造成电泵排量效率在低效区运行的问题，适当调整回流量可对离心泵的充满系数进行补偿，使电泵的排量效率在高效区运行，从而延长电泵的寿命，提高采油量。

提高后的泵效为单位时间内流量计25记录的回流量加上产液量除以泵的排量。

当回流压力和分压达到平衡，流量计25也基本不显示回流量时，储砂储水室8砂满，开始清砂。地层砂在该装置的沉积、清理，有效减缓了对管网的磨损，减少了管网的穿孔和因穿孔造成的环境污染。

Claims (9)

1.一种无源式多功能井口回流疏通补偿装置，其特征是：主要由分离回流总成和药剂携带单元构成，其中，分离回流总成主要由井液分离单元、过滤器、储砂储水室(8)、回流流量控制单元构成，井液分离单元、过滤器、储砂储水室(8)外壁为一个圆筒体，上下分别由盲板联接，上盲板开孔联接回流流量控制单元，下盲板开孔设有清砂孔(9)，过滤器中的中心回流管(7)、井液分离单元中的轴心回流管(2.2)、回流流量控制单元和回液管(18)自下而上联接构成井液回流管柱，与药剂携带单元连通；

所述的药剂携带单元主要由药剂携带器(19)、药剂罐(20)和气平衡连接管(21)构成，药剂携带器(19)分别与回液管(18)和药剂罐(20)连通，井液通过分离回流总成分离过滤后，部分污水通过井液回流管柱沿回液管(18)进入药剂携带器(19)，利用水力喷射原理与药剂罐(20)内的药剂混合，回流到油套环空中疏通沉没度中气的通道。

2.根据权利要求1所述的无源式多功能井口回流疏通补偿装置，其特征是：所述的井液分离单元主要由井液进口(1)、蜂窝式螺旋轨道分离塔(2)、蜂窝式一级阻油板(3)、蜂窝式二级阻油扶正板(4)和井液出口(11)构成，井液进口(1)位于井液分离单元中部，井液出口(11)位于井液分离单元上部，分别沿井液分离单元外壁的切线方向与井液分离单元连通，蜂窝式一级阻油板(3)和蜂窝式二级阻油扶正板(4)设在井液分离单元的底部。

3.根据权利要求2所述的无源式多功能井口回流疏通补偿装置，其特征是：所述的蜂窝式螺旋轨道分离塔(2)由蜂窝式双级螺旋分离板(2.1)、轴心回流管(2.2)构成，轴心回流管(2.2)固定在蜂窝式双级螺旋分离板(2.1)的轴心位置。

4.根据权利要求1所述的无源式多功能井口回流疏通补偿装置，其特征是：所述的过滤器由绕丝过滤管(6)和中心回流管(7)组成，中心回流管(7)的管壁设有过滤孔，管壁外套有绕丝过滤管(6)。

5.根据权利要求1所述的无源式多功能井口回流疏通补偿装置，其特征是：所述的药剂携带器(19)由药剂携带器活接头(19.1)、活接压帽(19.2)、喷射嘴(19.4)、喷射喉管(19.6)、携带器座(19.7)、药剂调节嘴(19.8)、药剂调节嘴座(19.10)、混合回流液接口(19.12)构成，喷射嘴(19.4)和药剂调节嘴(19.8)配备多种孔径，排列组合成孔径不同的喷射、药剂流道，以控制回流量和药剂携带量；所述的喷射喉管(19.6)与喷射嘴(19.4)通过药剂携带器活接头(19.1)、活接压帽(19.2)与携带器座(19.7)压紧密封；药剂调节嘴(19.8)与药剂调节嘴座(19.10)压紧密封，药剂调节嘴座(19.10)与携带器座(19.7)活动联接；药剂携带器活接头(19.1)与回液管(18)活动联接，混合回流液接口(19.12)与混合液观察窗(24)活动联接。

6.根据权利要求1所述的无源式多功能井口回流疏通补偿装置，其特征是：所述的井液回流管柱主要由过滤器中的中心回流管(7)、井液分离单元中的轴心回流管(2.2)、回流流量控制单元中的回液截止阀(13)自下而上通过一级变径接头(5)、二级变径接头(10)联接，再与分压表(14)、流量调节阀(15)、回流压力表(16)、回液管(18)依次联接构成。

7.根据权利要求2所述的无源式多功能井口回流疏通补偿装置，其特征是：所述的蜂窝式二级阻油扶正板(4)以下、过滤器以外的空间构成储砂储水室(8)，储砂储水室(8)底部盲板开孔，与丝堵母扣焊接形成清砂孔(9)。

8.根据权利要求1所述的无源式多功能井口回流疏通补偿装置，其特征是：所述的药剂罐(20)设有防盗式加药口(20.1)、防盗式气平衡接头(20.2)和药剂使用记录仪(20.3)，药剂罐(20)通过防盗式气平衡接头(20.2)、套管气平衡阀(22)经气平衡连接管(21)与套管阀门联接。

9.根据权利要求1所述的无源式多功能井口回流疏通补偿装置，其特征是：所述的回流流量控制单元、回液管(18)、药剂携带器(19)的外部设有防盗保护保温罩(17)。

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