CN107420084B - 一种可悬挂式的实时调控井下气液分离组合举升系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可悬挂式的实时调控井下气液分离组合举升系统，包括油管，所述油管连接有悬挂式三通总成，所述悬挂式三通总成内设置有射流泵举升系统，所述悬挂式三通总成的下端第一端口悬挂有电泵举升系统总成，其下端第二端口通过采气油管连接有气液分离系统总成；还包括位于地面的流量控制阀和可视化控制装置；所述可视化控制装置与电泵举升系统总成、气液分离系统总成和流量控制阀相连接。本发明建立的电泵+射流泵组合举升系统无需外来高压动力液，利用流经电泵的高压富液流作为动力液抽吸所分离的富气流而举升至井口，实现了井下气液分采，本发明实现了常规电泵在高气液比油井中的应用，拓宽了常规电泵在高含气量油井井况中的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及油田开采技术，特别涉及一种可悬挂式的实时调控井下气液分离组合举升系统。
背景技术
海上油田超高气液比油井面临常规电泵井举升效率低，严重时发生“气锁”，极大地降低举升效率，严重影响油井正常生产。目前常用举升方法有：1)常规气液分离器：仅在泵吸入口气体含量小于30％的效果显著；2)气体分离大师：该装置可处理30％-50％范围内的气体含量，当气体含量再大时分离效率下降明显。3)气体处理器：通过井下增压将气体压缩并溶解在原油中，仅当含油率大于80％是应用效果较好。据不完全统计现有技术可处理气体含量为0％-60％井，而气体含量高于60％时尚未有较好的解决办法。
目前解决针对气体含量高于60％的高气液比油井尚无较理想的举升技术，现有技术中专利文献CN103628841A提出了一种气井井下多级超声雾化排水采气装置，该装置能够在气井气流流速不变的情况下，使气井积液有效排出井筒外。但该工艺适用于低产液量气井，对于产液量大的气井适用性较差，且不适用于高气液比油井举升，不具备地面实施调控功能。专利文献CN104047588A提出了一种适用于抽油机井的井下气液分离管柱，但管柱适用于高气液比抽油机井举升，不适用于海上电泵举升井，且不具备地面实施调控功能。专利文献CN105257256A提出了一种井下采气管柱及采气方法，该方法能够有效的对低压低产、产水量大的气井进行高效的排水采气，尤其对多层合采和下层水淹井排采能够显著提高产层的开采程度。但对于高气液比的油井适用性差，不具备地面实施调控功能。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种可悬挂式的实时调控井下气液分离组合举升系统，本发明系统利用井下气液分离器分别建立了气体及液体分采通道，利用引射原理将增压后的高压动力液携带富气流举升至地面，以实现利用生产井自身的流体自我举升的过程，具有作业施工简单，稳定性高，处理液量及处理气量大等特点，可广泛应用于海上高气液比油井举升工艺中。
本发明所采用的技术方案是：一种可悬挂式的实时调控井下气液分离组合举升系统，包括下入于套管内的油管，所述油管连接有悬挂式三通总成，所述悬挂式三通总成内设置有射流泵举升系统，所述悬挂式三通总成的下端第一端口悬挂有电泵举升系统总成，所述悬挂式三通总成的下端第二端口通过采气油管连接有气液分离系统总成；还包括位于地面的流量控制阀和可视化控制装置；所述可视化控制装置与所述电泵举升系统总成、所述气液分离系统总成和所述流量控制阀相连接，实现地面及井下运行参数的实时监测与调控。
所述射流泵举升系统包括射流泵工作筒和设置在所述射流泵工作筒内的射流泵。
所述电泵举升系统总成位于油套环空内，包括相互连接的电泵和液体流量/压力监测仪器；所述电泵的电机通过动力电缆连接至所述可视化控制装置；所述电泵的上端通过所述悬挂式三通总成的第一端口与所述射流泵举升系统中射流泵的喷嘴相连通。
所述气液分离系统总成位于顶部封隔器的上部，包括气液分离器，所述气液分离器的出气口通过取气管与所述采气油管相连通，并通过所述采气油管与所述射流泵举升系统中射流泵的喷嘴喉管环空处相连通，使得所述气液分离器分离后的富气流作为产出气通过喷嘴喉管环空处流入射流泵内；所述气液分离器的出液口通过排液通道与油套环空相连通，使得所述分离器分离后的富液流经位于油套环空内的所述电泵举升系统总成增压后作为高压动力液通过喷嘴流入射流泵内，以实现利用生产井自身的流体自我举升的过程。
所述取气管上设置有气体流量/压力监测仪器和取气管开度调节装置，所述气体流量/压力监测仪器和取气管开度调节装置通过气液分离调控电缆连接至所述可视化控制装置，实现井下实时调控。
所述流量控制阀设置在所述油管的上端部，其内设置有流量/压力监测仪器，所述流量/压力监测仪器通过电缆连接至所述可视化控制装置。
本发明的有益效果是：
(1)本发明中，利用悬挂式三通总成所建立的气液分采通道，可确保井筒内有足够空间建立流动通道和井下测试调控通道，从而大幅度提高气体及液体理量，本发明系统可处理气体含量在60％-90％范围，最大产液量可达100m3/d的井况。
(2)本发明中，利用引射原理将所述的分离出的富液流流经电泵增压后作为射流泵的高压动力液，将采气管中的富气流抽排出至井口，所建立的电泵+射流泵组合举升工艺系统实现了利用生产井自身的流体自我举升的过程，无需地面外来的高压气源或高压流体注入，利用本井高压流体举升实现了井下气液分采。
(3)本发明中，实现所有地面及井下运行参数的实时监测与调控(包括井下气体流量、压力、取气管开度、井口压力、井口流量，电泵入口压力、电泵出口压力及流经电泵液体流量等参数)，可确保组合举升系统平稳、安全、高效运行。
(4)本发明中，本发明系统与目前海上油田采用的普通电泵生产管柱工艺类似，作业实施方案成熟，大大降低了作业及运行风险。
(5)本发明中，实现了常规电泵在高气液比油井中的应用，拓宽了常规电泵在高含气量油井井况中的应用范围。
附图说明
图1：本发明一种可悬挂式的实时调控井下气液分离组合举升系统结构示意图。
附图标注：1、流量控制阀；2、油套管挂；3、套管；4、油管；5、过电缆封隔器；6、气液分离调控电缆；7、动力电缆；8、射流泵工作筒；9、射流泵；10、悬挂式三通总成；11、电泵；12、液体流量/压力监测仪器；13、电泵举升系统总成；14、气体流量/压力监测仪器和取气管开度调节装置；15、取气管；16、排液通道；17、气液分离器；18、气液分离系统总成；19、顶部封隔器；20、可视化控制装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
如附图1所示，一种可悬挂式的实时调控井下气液分离组合举升系统，包括下入于套管3内的油管4，所述套管3的顶部设置有油套管挂2，所述油管4的上部设置有过电缆封隔器5、下部设置有顶部封隔器19。所述油管4连接有悬挂式三通总成10，所述悬挂式三通总成10内设置有射流泵举升系统，所述悬挂式三通总成10的下端第一端口悬挂有电泵举升系统总成13，所述悬挂式三通总成10的下端第二端口为气体入口，与采气油管相连通，所述采气油管的下端连接有气液分离系统总成18；还包括位于地面的流量控制阀1和可视化控制装置20，所述可视化控制装置20与所述电泵举升系统总成13、所述气液分离系统总成18和所述流量控制阀1相连接，实现地面及井下运行参数的实时监测与调控。
所述射流泵举升系统包括射流泵工作筒8和设置在所述射流泵工作筒8内的射流泵9。
所述电泵举升系统总成13位于油套环空内，包括相互连接的电泵11和液体流量/压力监测仪器12，所述电泵11的电机通过动力电缆7连接至所述可视化控制装置20；所述电泵11的上端通过所述悬挂式三通总成10的第一端口与所述射流泵举升系统中射流泵9的喷嘴相连通。
所述气液分离系统总成18上端连接采气油管、下端连接油管，位于顶部封隔器19的上部。所述气液分离系统总成18包括气液分离器17，所述气液分离器17的出气口通过取气管15与所述采气油管相连通，并通过所述采气油管与所述射流泵举升系统中射流泵9的喷嘴喉管环空处相连通，使得所述气液分离器17分离后的富气流作为产出气通过喷嘴喉管环空处流入射流泵9内；所述气液分离器17的出液口通过排液通道16与油套环空相连通，使得所述气液分离器17分离后的富液流经位于油套环空内的所述电泵举升系统总成13增压后作为高压动力液通过喷嘴流入射流泵9内，以实现利用生产井自身的流体自我举升的过程。其中，所述取气管15上设置有气体流量/压力监测仪器和取气管开度调节装置14，所述气体流量/压力监测仪器和取气管开度调节装置14通过气液分离调控电缆6连接至所述可视化控制装置20，实现井下实时调控；本实施例中，所述气体流量/压力监测仪器和取气管开度调节装置14可采用授权公告号CN103075136A中所公开的“一种用于注水井井下分层流量的控制装置”。所述气液分离系统总成18将井下气体及液体分离，分离后的富气流(气多水少，如图1虚线箭头所示)进入采气油管，分离后的富液流(液多气少，如图1实线箭头所示)进入油套环空。所述气液分离系统总成18体积小，安装方便，内部无运动部件、性能可靠。
所述流量控制阀1设置在所述油管4的上端部，其内设置有流量/压力监测仪器，所述流量/压力监测仪器通过电缆连接至所述可视化控制装置20。
本发明中，所述可视化控制装置20通过电缆与流量控制阀1、电泵举升系统总成13和气液分离系统总成18内设置的流量/压力监测仪器相连接，并接收实时流量、压力监测信号并转化为可视化实时数据；同时，可将调控指令通过电缆传送至流量控制阀1、电泵11和取气管开度调节装置，实现地面实时调控。
所述气液分离系统总成18可实现实时监测和调控井下气体流量、压力及取气管15开度；所述流量控制阀1可实现实时监测与调控井口压力及流量参数；所述电泵举升系统总成13可实现实时监测与调控电泵11入口和出口的压力及液体流量参数，可确保组合举升系统平稳、安全、高效运行。
通过所述悬挂式三通总成10建立了气体及液体分采通道，可确保井筒内有足够空间建立流动通道和井下测试调控通道，从而大幅度提高气体及液体理量。利用引射原理将所述气液分离器17分离出的富液流流经电泵11增压后作为射流泵9的动力液，将所述电泵11出口高扬程作为所述射流泵9的注入压力，将采气管中气液分离器17分离出的富气流抽排出至井口，建立的电泵+射流泵组合举升工艺系统无需外来高压动力液，利用本井高压流体举升实现了井下气液分采。
本发明组合举升系统与目前海上油田采用的普通电泵生产管柱工艺类似，作业实施方案成熟，大大降低了作业及运行风险。本发明组合举升系统实现了常规电泵在高气液比油井中的应用，拓宽了常规电泵在高含气量油井井况中的应用范围。
本发明可悬挂式的实时调控井下气液分离组合举升系统工作流程及方法为：
采用悬挂式三通总成10建立了井下气体及液体分采通道，所述悬挂式三通总成10内设置有射流泵举升系统，所述射流泵举升系统内设置有射流泵9和射流泵工作筒8。所述的悬挂式三通总成10上端有一个端口，该端口与油管4相互连通，所述悬挂式三通总成10下端有两个端口，所述下端第一端口与电泵举升系统总成13相互连通，所述电泵举升系统内设置有电泵11、液体流量/压力监测仪器12；所述下端第二端口为气体入口，且与采气油管相连通，所述采气油管下端为气液分离系统总成18，所述气液分离系统总成18将井下气体及液体分离，分离后的富气流(气多水少，如图1虚线箭头所示)进入采气油管，分离后的富液流(液多气少，如图1实线箭头所示)进入油套环空。所述气液分离器17总成内设置有取气管15、排液通道16、气液分离器17及气体流量/压力监测仪器和取气管开度调节装置14。
所述地面流量控制阀1内设置有流量、压力监测仪器。所述可视化控制装置20通过电缆与流量控制阀1、电泵举升系统总成13和气液分离系统总成18内设置的流量/压力监测仪器相连接，并接收实时流量、压力监测信号并转化为可视化实时数据。同时，可将调控指令通过电缆传送至流量控制阀1、电泵11和取气管开度调节装置，实现地面实时调控。所述气液分离系统总成18可实现实时监测和调控井下气体流量、压力及取气管15开度，所述流量控制阀1可实现实时监测与调控井口压力及流量参数，所述电泵举升系统总成13可实现实时监测与调控电泵11入口和出口的压力及液体流量参数，可确保组合举升系统平稳、安全、高效运行。
由生产层产出的液气混合井液流经所述的气液分离器17，所述气液分离器17将混合流体分离为富气流(气多水少，如图1虚线箭头所示)和富液流(液多气少，如图1实线箭头所示)，分离后的富液流进入油套环空，环空中的富液流经过所述的电泵举升系统总成13，流经电泵11后获得较高压力，该富液流作为高压射流动力液流入所述的悬挂式三通总成10内置的射流泵举升系统，利用引射原理在射流泵9入口端形成负压区域，将采气管中气液分离器17分离出的富气流携带进入射流泵9与高压动力液混合后排出所述的悬挂式三通总成10进入所述的上端油管4中，再次混合后的井液具有较高的流动压力从而排出至井口。
以上参照附图和实施例对本发明的技术方案进行了示意性描述，该描述没有限制性。本领域的技术人员应能理解，在实际应用中，本发明中的各技术特征均可能发生某些结构或形状的变化，而其他人员在其启示下也可能做出相似设计。特别需要指出的是：只要不脱离本发明的宗旨，所有显而易见的细节变化或相似设计，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种可悬挂式的实时调控井下气液分离组合举升系统，包括下入于套管内的油管，其特征在于，所述油管连接有悬挂式三通总成，所述悬挂式三通总成内设置有射流泵举升系统，所述悬挂式三通总成的下端第一端口悬挂有电泵举升系统总成，所述悬挂式三通总成的下端第二端口通过采气油管连接有气液分离系统总成，所述气液分离系统总成包括气液分离器，所述气液分离器的出气口通过取气管与所述采气油管相连通，并通过所述采气油管与所述射流泵举升系统中射流泵的喷嘴喉管环空处相连通，使得所述气液分离器分离后的富气流作为产出气通过喷嘴喉管环空处流入射流泵内；所述气液分离器的出液口通过排液通道与油套环空相连通，使得所述气液分离器分离后的富液流经位于油套环空内的所述电泵举升系统总成增压后作为高压动力液通过喷嘴流入射流泵内，以实现利用生产井自身的流体自我举升的过程；
还包括位于地面的流量控制阀和可视化控制装置；所述可视化控制装置与所述电泵举升系统总成、所述气液分离系统总成和所述流量控制阀相连接，实现地面及井下运行参数的实时监测与调控。
2.根据权利要求1所述的一种可悬挂式的实时调控井下气液分离组合举升系统，其特征在于，所述射流泵举升系统包括射流泵工作筒和设置在所述射流泵工作筒内的射流泵。
3.根据权利要求1所述的一种可悬挂式的实时调控井下气液分离组合举升系统，其特征在于，所述电泵举升系统总成位于油套环空内，包括相互连接的电泵和液体流量/压力监测仪器；所述电泵的电机通过动力电缆连接至所述可视化控制装置；所述电泵的上端通过所述悬挂式三通总成的第一端口与所述射流泵举升系统中射流泵的喷嘴相连通。
4.根据权利要求1所述的一种可悬挂式的实时调控井下气液分离组合举升系统，其特征在于，所述气液分离系统总成位于顶部封隔器的上部。
5.根据权利要求1所述的一种可悬挂式的实时调控井下气液分离组合举升系统，其特征在于，所述取气管上设置有气体流量/压力监测仪器和取气管开度调节装置，所述气体流量/压力监测仪器和取气管开度调节装置通过气液分离调控电缆连接至所述可视化控制装置，实现井下实时调控。
6.根据权利要求1所述的一种可悬挂式的实时调控井下气液分离组合举升系统，其特征在于，所述流量控制阀设置在所述油管的上端部，其内设置有流量/压力监测仪器，所述流量/压力监测仪器通过电缆连接至所述可视化控制装置。
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