CN104405343A - 一种用于丛式井组伴生气回收装置及其回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及井组伴生气回收领域，特别是一种用于丛式井组伴生气回收装置及其回收方法。它包括由伴生气输入端至伴生气输出端之间依次通过管路连接的第一球阀、过滤器、增压系统、第五球阀，其中增压系统是由增压装置和4个止回阀构成，过滤器分别通过第一止回阀和第二止回阀与增压装置一侧上下两进气口相连，增压装置另一侧的上出气口和下出气口分别通过第三止回阀和第四止回阀连接至第五球阀，增压装置的活塞杆顶端与抽油机的游梁铰接，所述的增压系统与第五球阀之间设置有流量计，压缩后的伴生气油气混输至增压点或接转站，井场伴生气得到充分回收。

Description

一种用于丛式井组伴生气回收装置及其回收方法

技术领域

本发明涉及井组伴生气回收领域，特别是一种用于丛式井组伴生气回收装置及其回收方法。

背景技术

一般情况下，当井底压力降低到低于泡点压力时,伴生气会从原油中分离出来。分离出的伴生气一部分积聚在油套环形空间,迫使油井动液面下降,使油井有效生产压差降低，产能下降，一部分随液流进入抽油泵泵腔,占据一定的泵腔空间,影响泵效,严重时会发生“气锁”,使抽油泵无法工作。

另外这部分伴生气也会造成油气混输过程中，出现“段塞流”现象，极大地影响了下游的集输。本发明方法及装置就是解决在丛式井场含油伴生气回收的瓶颈。

对于多以丛式井为主的井场中，丛式井是指一个井场或平台上，钻出若干口甚至上百口井，各井井口位置相距不到数米，井底则伸向不同方位。丛式井可减少集输流程，节省人、财、物的投资。通常在采油生产过程中，单井井场伴生气由于气量小、分散，形不成经济利用规模，大多被直接排放或燃烧，既浪费了宝贵资源，又污染了环境。丛式井组在正常情况下处于放空状态，仅当在冬季井场运行温度低的情况下，这些伴生气直接供给站里原油加热，以减少外输阻力。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于丛式井组伴生气回收装置及其回收方法，能够将丛式井组伴生气回收，减少以前火炬放空，将过去被烧掉的资源综合利用，起到了保护生态环境的目的。

一种用于丛式井组伴生气回收装置，其特征是：它包括由伴生气输入端至伴生气输出端之间依次通过管路连接的第一球阀、过滤器、增压系统、第五球阀，其中增压系统是由增压装置和4个止回阀构成，过滤器分别通过第一止回阀和第二止回阀与增压装置一侧上下两进气口相连，增压装置另一侧的上出气口和下出气口分别通过第三止回阀和第四止回阀连接至第五球阀，增压装置的活塞杆顶端与抽油机的游梁铰接，所述的增压系统与第五球阀之间设置有流量计。

  所述的增压装置为双作用气缸。

 所述的增压系统经第二球阀与流量计通过管路连接，流量计又经第四球阀与伴生气输出端的第五球阀通过管路连接，流量计与控制箱电连接。

 所述的增压系统还通过第三球阀直接连接至第五球阀。

 所述的第一球阀与过滤器之间设置有第一压力变送器，第五球阀前还设置有第二压力变送器，第一压力变送器和第二压力变送器均与控制箱电连接。

  所述的伴生气增压装置通过测定抽油机油梁的上、下死点位置，将增压装置的缸体部分与抽油机支架铰接，增压装置的活塞杆上部与抽油机的游梁铰接。

  所述的增压系统输出端还设置有安全阀。

  所述的第一球阀前端的伴生气输入端与第五球阀后端的伴生气输出端之间还通过管路连接有第六阀门。

  一种用于丛式井组伴生气回收方法，伴生气输入至增压装置内，通过抽油机上下作用时经抽油机游梁带动增压装置的活塞杆上下作用，使增压装置随着抽油机循环往复运行，对增压装置上下缸内的伴生气交错增压后输出，它包括以下步骤，打开第一球阀，伴生气经第一球阀后通过过滤器进行过滤，当抽油机从上止点往下止点运行时，增压装置上进气口处的第一止回阀打开，第二止回阀关闭，井口伴生气进入气缸，与此同时气缸内活塞杆在往下运行时，又同时压缩同侧气缸的伴生气，下出气口处的第三止回阀打开，第四止回阀关闭，下侧缸体内的伴生气通过增压系统增压后输出；当抽油机从下止点往上止点运行时，增压装置下侧气缸进气口处的第二止回阀打开，第一止回阀关闭，伴生气进入下侧气缸，与此同时，活塞杆向上运行，压缩上侧气缸的伴生气，上出气口处的第四止回阀打开，第三止回阀关闭，上侧缸体内的伴生气通过增压系统增压后输出；第二球阀、第四球阀以及第五球阀均呈开启状态，增压后的伴生气经过第二球阀，再经过流量计计量，然后分别通过第四球阀和第五球阀外输，最后与原油混输至下游。

本发明的有益效果是本伴生气回收装置以抽油机上下运动带动增压装置运动，使增压装置随着抽油机循环往复运行，从而对增压装置上下缸内的伴生气交错增压后输出，压缩后的伴生气油气混输至增压点或接转站，井场伴生气得到充分回收,由于套管内伴生气的回收，使得套管压力减小、油层动液面上升、沉没度增加、从而有效降低了伴生气对油层液面的回压、克服了“气锁”，提高泵效，起到丛式井增油增产的效果，还由于将丛式井组伴生气回收，减少以前火炬放空，将过去被烧掉的资源综合利用，起到了保护生态环境的目的，社会效益和经济效益显著。

附图说明

下面结合实施例附图对本发明作进一步说明。

图1是本回收装置结构示意图；

图中：1、伴生气输入端；2、第一球阀；3、第一压力变送器；4、过滤器；5、第一止回阀；6、第二止回阀；7、增压装置；8、第三止回阀；9、第四止回阀；10、抽油机；11、安全阀；12、控制箱；13、第二球阀；14、第三球阀；15、流量计；16、第四球阀；17、第二压力变送器；18、第五球阀；19、第六球阀；20、伴生气输出端。

具体实施方式

实施例1

本发明提供的这种用于丛式井组伴生气回收装置，如图1所示，它包括由伴生气输入端1至伴生气输出端20之间依次通过管路连接的第一球阀2、过滤器4、增压系统、第五球阀18，其中增压系统是由增压装置7和4个止回阀构成，过滤器4分别通过第一止回阀5和第二止回阀6与增压装置7一侧上下两进气口相连，增压装置7另一侧的上出气口和下出气口分别通过第三止回阀8和第四止回阀9连接至第五球阀18，增压装置7的活塞杆顶端与抽油机10的游梁铰接。

该伴生气回收装置按照上述的连接关系连接后井场从式井组的伴生气由伴生气输入端1接入，打开第一球阀2，伴生气经第一球阀2后通过过滤器4进行过滤，过滤掉伴生气中所含的重烃、水及其它杂质，然后进入增压系统。

该增压系统中的增压装置7为双作用气缸，由于增压装置7的活塞杆顶端与抽油机10的游梁铰接，当抽油机10从上止点往下止点运行时，增压装置7上进气口处的第一止回阀5打开，井口伴生气进入气缸，与此同时气缸内活塞杆在往下运行时，又同时压缩同侧气缸的伴生气，下出气口处的第三止回阀8打开，下侧缸体内的伴生气通过增压系统增压后经第五球阀18由伴生气输出端20输出；当抽油机10从下止点往上止点运行时，增压装置7下侧气缸进气口处的第二止回阀6打开，伴生气进入下侧气缸，与此同时，活塞杆向上运行，压缩上侧气缸的伴生气，上出气口处的第四止回阀9打开，上侧缸体内的伴生气通过增压系统增压后经第五球阀18由伴生气输出端20输出。

本伴生气回收装置以抽油机10上下运动带动增压装置7运动，使增压装置7随着抽油机10循环往复运行，从而对增压装置7上下缸内的伴生气交错增压后输出，压缩后的伴生气油气混输至增压点或接转站，井场伴生气得到充分回收,由于套管内伴生气的回收，使得套管压力减小、油层动液面上升、沉没度增加、从而有效降低了伴生气对油层液面的回压、克服了“气锁”，提高泵效，起到丛式井增油增产的效果，还由于将丛式井组伴生气回收，减少以前火炬放空，将过去被烧掉的资源综合利用，起到了保护生态环境的目的，社会效益和经济效益显著。

其中增压装置7的具体工作原理为：增压装置7采用双作用增压装置，当抽油机10的抽油杆向上工作时，抽油机10油梁带动增压装置7的活塞杆向上动作，此时在增压装置7的底腔形成负压，从井口伴生气输入端1的来气压力为0.3MPa，大于增压装置7底腔压力，伴生气打开第二止回阀6进入增压装置7底腔。抽油杆向上运行到上止点转换为向下运动，同时带动活塞杆压缩底腔的气体至0.6MPa，当活塞杆向下作用的同时，增压装置7顶腔会形成负压，伴生气流在一定的压力下冲开第一止回阀5，进入顶腔。当抽油机10运行至下止点时，转变方向对顶腔气体进行压缩至0.6MPa，底腔处于吸气状态。抽油机10的抽油杆上下动作一次即完成一个工作循环，完成吸气、压缩、排气的功能。

该增压装置7是利用抽油杆在上下作用时油梁对活塞杆作用，继而通过气体做功实现增压目的。其所需要的能量主要是抽油机10所消耗的电能，即电机通过减速箱传递给增压装置7的活塞杆上的扭矩。

计算外力偶矩的计算公式为：

 （N·m）

若电机功率为11kW，输出扭矩为26KN·m,则通过该式计算出轴的转速。另外，装置所消耗功率可用下式简单计算：

式中：P₁=300kPa，V₁=20m³/h=0.33 m³/min，k为绝热系数取1.2，为压缩比600/300=2.0

N=1.634×3×0.33×6×[2^0.17-1]=1.21kW

对该丛式井组伴生气回收装置测试后，应用该增压装置每天可回收伴生气量240m³/d。丛式井组伴生气入口压力为0.2-0.4MPa，经增压后伴生气压力为0.6MPa，进行增压的同时又降低了井口回压，达到了油气混输的目的。智能流量计瞬时流量测试约为10m³/h，装置及抽油机10均安全可靠。

实施例2

本实施例的增压系统与第五球阀18之间设置有流量计15，增压系统经第二球阀13与流量计15通过管路连接，流量计15又经第四球阀16与伴生气输出端20的第五球阀18通过管路连接，增压系统还通过第三球阀14直接连接至第五球阀18。

打开第二球阀13和第四球阀16，关闭第三球阀14，增压后的伴生气经过第二球阀13，再经过流量计15计量，然后分别通过第四球阀16和第五球阀18外输，最后与原油混输至下游；不需要计量时，关闭第二球阀13和第四球阀16，打开第三球阀14，增压后的伴生气直接通过第三球阀14和第五球阀18外输。

第一球阀2与过滤器4之间设置有第一压力变送器3，第五球阀18前还设置有第二压力变送器17，第一压力变送器3和第二压力变送器17均与控制箱12电连接，控制箱12还与流量计15电连接，井场丛式井组伴生气来气压力通过第一压力变送器3测定，伴生气外输压力通过第二压力变送器17测定。

两个压力变送器和流量计15的电源配电是从抽油机10的配电柜引出380V电源接至控制箱12，经控制箱12二次变压后输出24V电压供流量计15和两个压力变送器正常工作。

实施例3

伴生气增压装置7通过测定抽油机10油梁的上、下死点位置，将增压装置7的缸体部分与抽油机10支架铰接，增压装置7的活塞杆上部与抽油机10的游梁铰接；抽油机10通过上下冲程带动该装置活塞杆上行或下行，对气体进行抽吸和压缩。

实施例4

增压系统输出端还设置有安全阀11，当整个系统超压时，安全阀11将自动打开；第一球阀2前端的伴生气输入端1与第五球阀18后端的伴生气输出端20之间还通过管路连接有第六阀门19，当整个装置处于检修状态时关闭第一球阀2和第五球阀18，打开第六阀门19进行检修。 

实施例5

一种用于丛式井组伴生气回收方法，伴生气输入至增压装置7内，通过抽油机10上下作用时经抽油机10游梁带动增压装置7的活塞杆上下作用，使增压装置7随着抽油机10循环往复运行，对增压装置7上下缸内的伴生气交错增压后输出。

具体包括以下步骤：打开第一球阀2，伴生气经第一球阀2后通过过滤器4进行过滤，当抽油机10从上止点往下止点运行时，增压装置7上进气口处的第一止回阀5打开，第二止回阀6关闭，井口伴生气进入气缸，与此同时气缸内活塞杆在往下运行时，又同时压缩同侧气缸的伴生气，下出气口处的第三止回阀8打开，第四止回阀9关闭，下侧缸体内的伴生气通过增压系统增压后输出；当抽油机10从下止点往上止点运行时，增压装置7下侧气缸进气口处的第二止回阀6打开，第一止回阀5关闭，伴生气进入下侧气缸，与此同时，活塞杆向上运行，压缩上侧气缸的伴生气，上出气口处的第四止回阀9打开，第三止回阀8关闭，上侧缸体内的伴生气通过增压系统增压后输出；第二球阀13、第四球阀16以及第五球阀18均呈开启状态，增压后的伴生气经过第二球阀13，再经过流量计15计量，然后分别通过第四球阀16和第五球阀18外输，最后与原油混输至下游。

Claims (9)

1.一种用于丛式井组伴生气回收装置，其特征是：它包括由伴生气输入端（1）至伴生气输出端（20）之间依次通过管路连接的第一球阀（2）、过滤器（4）、增压系统、第五球阀（18），其中增压系统是由增压装置（7）和4个止回阀构成，过滤器（4）分别通过第一止回阀（5）和第二止回阀（6）与增压装置（7）一侧上下两进气口相连，增压装置（7）另一侧的上出气口和下出气口分别通过第三止回阀（8）和第四止回阀（9）连接至第五球阀（18），增压装置（7）的活塞杆顶端与抽油机（10）的游梁铰接，所述的增压系统与第五球阀（18）之间设置有流量计（15）。

2.根据权利要求1所述的一种用于丛式井组伴生气回收装置，其特征是：所述的增压装置（7）为双作用气缸。

3.根据权利要求1所述的一种用于丛式井组伴生气回收装置，其特征是：所述的增压系统经第二球阀（13）与流量计（15）通过管路连接，流量计（15）又经第四球阀（16）与伴生气输出端（20）的第五球阀（18）通过管路连接，流量计（15）与控制箱（12）电连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于丛式井组伴生气回收装置，其特征是：所述的增压系统还通过第三球阀（14）直接连接至第五球阀（18）。

5.根据权利要求1或3所述的一种用于丛式井组伴生气回收装置，其特征是：所述的第一球阀（2）与过滤器（4）之间设置有第一压力变送器（3），第五球阀（18）前还设置有第二压力变送器（17），第一压力变送器（3）和第二压力变送器（17）均与控制箱（12）电连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于丛式井组伴生气回收装置，其特征是：所述的伴生气增压装置（7）通过测定抽油机（10）油梁的上、下死点位置，将增压装置（7）的缸体部分与抽油机（10）支架铰接，增压装置（7）的活塞杆上部与抽油机（10）的游梁铰接。

7.根据权利要求1所述的一种用于丛式井组伴生气回收装置，其特征是：所述的增压系统输出端还设置有安全阀（11）。

8.根据权利要求1所述的一种用于丛式井组伴生气回收装置，其特征是：所述的第一球阀（2）前端的伴生气输入端（1）与第五球阀（18）后端的伴生气输出端（20）之间还通过管路连接有第六阀门19。

9.一种用于丛式井组伴生气回收方法，其特征是：伴生气输入至增压装置（7）内，通过抽油机（10）上下作用时经抽油机（10）游梁带动增压装置（7）的活塞杆上下作用，使增压装置（7）随着抽油机（10）循环往复运行，对增压装置（7）上下缸内的伴生气交错增压后输出，它包括以下步骤，打开第一球阀（2），伴生气经第一球阀（2）后通过过滤器（4）进行过滤，当抽油机（10）从上止点往下止点运行时，增压装置（7）上进气口处的第一止回阀（5）打开，第二止回阀（6）关闭，井口伴生气进入气缸，与此同时气缸内活塞杆在往下运行时，又同时压缩同侧气缸的伴生气，下出气口处的第三止回阀（8）打开，第四止回阀（9）关闭，下侧缸体内的伴生气通过增压系统增压后输出；当抽油机（10）从下止点往上止点运行时，增压装置（7）下侧气缸进气口处的第二止回阀（6）打开，第一止回阀（5）关闭，伴生气进入下侧气缸，与此同时，活塞杆向上运行，压缩上侧气缸的伴生气，上出气口处的第四止回阀（9）打开，第三止回阀（8）关闭，上侧缸体内的伴生气通过增压系统增压后输出；第二球阀（13）、第四球阀（16）以及第五球阀（18）均呈开启状态，增压后的伴生气经过第二球阀（13），再经过流量计（15）计量，然后分别通过第四球阀（16）和第五球阀（18）外输，最后与原油混输至下游。