CN107795311A - 一种气井辅助携液系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气井辅助携液系统，包括气井和气液分离装置，所述气井的井口塞有采油树，所述气液分离装置包括输入端、第一输出端和第二输出端，一油管的一端穿过所述采油树伸入所述气井内，其另一端与所述输入端连接，一回流管的一端穿过所述采油树伸入所述气井内的油气储层，其另一端通过增压泵与所述第一输出端连通，所述回流管上设有只允许气流从所述增压泵流向所述气井的单向阀，所述单向阀位于所述增压泵与所述采油树之间，所述第二输出端通过输气管连接远程的储气端以向所述储气端输气，所述气液分离装置的下端设有排液管，所述排液管向下连接有截止阀。有益效果：成本低、适用广、能够循环连续采气且同时能够实现气液充分分离。

Description

一种气井辅助携液系统

技术领域

本发明涉及采气工程技术领域，尤其涉及一种气井辅助携液系统。

背景技术

国内外已发现气藏、凝析气藏中，不论是常规气藏、致密砂岩气藏或泥页岩气藏，均会有不同程度的原生水或边底水，而凝析气藏中，除地层水外，还有由压力降低反凝析而来的凝析油。随气井的开发，其产气量会逐年递减，而产气量的下降会导致气井携液能力的降低，进而在井底形成积液，增加井底回压，并可能进一步在井筒附近储层中形成水锁现象，导致气井因积液而停产。目前国内外气藏开发中，针对井筒积液所能采取的工艺措施包括：泡沫排水采气、气举排水采气、射流泵排水采气、涡轮排水采气及井口降压采气后二次增压输送等工艺。其中，泡沫、气举、射流泵排水采气工艺持续性短，通常应用于气井作业后辅助气井激活而不能对低产气井持续辅助排液，且泡沫、气举排出气液混合物需要地面二次分离或直接排放，经济效益低、工艺流程相对复杂。对于涡轮排水采气工艺，其具有持续协助排液效果，但由于其只是改变井底气液分布状态来提高气井携液能力，因此，在低产气井中，其适用性差，辅助携液能力有限。此外，对井口降压采气后二次增压输送工艺，其有效利用管线外输压差，先将井口压力降低，而后通过增压泵重新达到其所需的远程输送压差，以此获得额外井口压降范围，进而延长气井生产、携液时间，从而提高最终采收率。该方法可适用于各种类型气井生产中，但在降压增压过程中，能耗越来越大，其经济效益有限。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种低成本、安全性能好、工作环境适用广、自动化程度高、能够长时间连续工作且同时能够实现气液分离的气井辅助携液系统。

本发明提供一种气井辅助携液系统，包括气井和气液分离装置，所述气井的井口塞有采油树，所述气液分离装置包括输入端、第一输出端和第二输出端，一油管的一端穿过所述采油树伸入所述气井内，其另一端与所述输入端连接，一回流管的一端穿过所述采油树伸入所述气井内的油气储层深度处,其另一端通过增压泵与所述第一输出端连通，所述回流管上设有只允许气流从所述增压泵流向所述气井的单向阀，所述单向阀位于所述增压泵与所述采油树之间，所述第二输出端通过输气管连接远程的储气端以向所述储气端输气，所述气液分离装置的下端设有排液管，所述排液管向下连接有截止阀。

进一步地，所述气液分离装置还包括第三输出端，一安全管的一端连接所述第三输出端，另一端连接所述输气管，所述安全管上设有自动气阀，一压力预警器设于气液分离装置或者所述自动气阀和所述第三输出端之间的所述安全管上，用于监测所述气液分离装置内的气压，所述自动气阀与所述压力预警器连接以在所述压力预警器发出预警信号时自动打开使所述安全管与所述输气管连通，以快速输出多余气流，保证系统高压安全有效。

进一步地，所述气液分离装置内设中空腔，所述中空腔内设有相互连通的第一分离室和第二分离室，所述第一分离室的室壁包括分离挡板和位于所述分离挡板相对两侧的且相对所述分离挡板弯折或者弯曲的二汇流板，所述分离挡板上设有若干导流槽，所述导流槽的相对两端分别向对应的所述汇流板所在的方向延伸，所述汇流板与所述中空腔的内壁无缝连接且所述汇流板上开设有气孔，所述输入端连通所述第一分离室且正对所述分离挡板设置，所述第一输出端、第二输出端和第三输出端与所述第二分离室连通。

进一步地，所述第二分离室与所述第一分离室之间设有气流通道，所述气流通道的一端连通所述气孔，另一端连通所述第二分离室的下端，所述第二输出端和所述第三输出端位于所述第二分离室的上端，至少一滤网横置于所述第二分离室的上端和下端之间。

进一步地，所述滤网为向上拱起的弧形结构。

进一步地，所述滤网包括上下设置的细网和粗网，以及位于所述粗网和所述细网之间的液体通道，所述细网的网孔孔径小于所述粗网的网孔孔径，所述液体通道的两端分别通过一水管与所述中空腔的底部连接。

进一步地，所述分离挡板为弧形结构，向远离所述输入端所在的方向拱起。

进一步地，所述中空腔的内壁为防水层，所述防水层远离所述中空腔的一侧设有保温层，在所述防水层与所述保温层之间设有加热层，一温度传感器伸入所述中空腔内用于监测所述中空腔内的温度，以确保恒温环境与加热。

进一步地，所述中空腔还设有与所述第一分离室和所述第二分离室的下端连通的积液区，所述积液区的下端设置有所述排液管，所述积液区的底部为弧形，所述排液管连通所述积液区的最低处。

进一步地，所述积液区内设有液面感应器，所述液面感应器与所述截止阀通信连接或者电连接，用于根据所述积液区内的液面的高度来控制所述截止阀的关断或者打开。

进一步地，所述油管和所述输气管上均安装有起开关作用的主阀门，所述油管、所述回流管和所述输气管上都安装有压力传感器，用于监控对应的管道内的压力，且这些压力传感器均与监控中心连接用于向所述控制中心传输其监测的压力信息，一流量计位于所述安全管与所述输气管连通之处后的所述输气管上，所述流量计与监控中心连接。

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明所述的气井辅助携液系统中，所述油管将所述气井中的气和液通过所述输入端输送至所述气液分离装置，所述气液分离装置将经过气液分离的部分气流通过所述增压泵和所述回流管回流注入所述气井中，另外部分气流则通过所述输气管输向储气端储藏，注入所述气井中的气体与地层中产出的气体利用其膨胀能量在产出地面过程中携带出井底液体，然后通过所述油管进入所述气液分离装置，如此循环，既能控制所述气井中的积水量、以最小代价连续排出井底积液，又能实现连续采气，且适用范围广，能够有效的降低开采的成本，同时还能实现气液分离，降低输气管道堵塞概率，是未来油气田的开采发展趋势。

附图说明

图1是本发明气井辅助携液系统的整体示意图；

图2是图1中的气液分离装置的正向剖视图；

图3是图2中的A的放大图；

图4是图1中的气液分离装置的俯向剖视图；

图5是图1中的气液分离装置的又一俯向剖视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1，本发明的实施例提供了一种气井辅助携液系统，用于采集气井1中的气体，且控制所述气井1中的积液量，防止气井因积液增加而减产甚至停产，主要包括气井1和气液分离装置2。

所所述气井1为气井，所述气井1内的中间区域或者下端区域具有气液混合物，所述气液混合物因压差作用从油气储层12流入井筒，所述气井1的井口设有采油树11，一是方便油管41和回流管42伸入所述气井1内，二是用于防止所述气井1中的气体泄漏。

请参考图1和图2，所述气液分离装置2包括输入端22和三个输出端，所述三个输出端分别为第一输出端231、第二输出端233和第三输出端232，所述输入端22远离三个所述输出端设置。一油管41的一端穿过所述采油树11与所述气井1连通，其另一端与所述输入端22连接，所述油管41的末端伸入所述气井1内油气储层12深度之上，所述油管41用于将所述气井1中携带液体的气体通过所述输入端22传送至所述气液分离装置2。一回流管42的一端穿过所述采油树11伸入所述气井1底部油气储层12深度处，其另一端通过增压泵3与所述第一输出端231连通，所述回流管42用于将所述气液分离装置2中的部分气体回流至所述气井1底部油气储层12深度，为了防止由于所述气井1因出砂等堵塞所述回流管42，所述回流管42和所述气井1的井底和井壁应当保持适当的距离。

请参考图1，所述第二输出端233通过输气管43连接远程的储气端5以向所述储气端5输气，由于所述气液分离装置2与所述气井1通过所述油管41直接连通，其间没有增设降压装置，所以所述气液分离装置2内的气压为高压，故无需增设其他的增压设施，即可使用所述输气管43向所述储气端5输气，节省了使用增压设施本身和增压设施工作时的消耗，有利于节能，从而降低了成本。

请参考图1和图2，由于所述气井1随井筒积液程度改善或其他突发因素导致气井中的储层物性能改善等，所述气井1的产气量会增加或者突增，在所述气液分离装置2实际气量排出条件不变的情况下，气液分离装置2气体输入量大于其输出量，此时若不增加所述气液分离装置2的排气量，则很有可能使所述气液分离装置2因其中的气压剧增而导致所述气液分离装置2损坏甚至爆炸。所述气液分离装置2设有一安全管44，所述安全管44的一端连接所述第三输出端232，另一端连接所述输气管43，所述安全管44上设有自动气阀62，一压力预警器71设于气液分离装置2或者所述自动气阀62和所述第三输出端232之间的所述安全管44上，用于监测所述气液分离装置2内的气压，所述气液分离装置2内的气压超出预警值时，所述压力预警器71发出预警信号，并将所述预警信号传送至所述自动气阀62，所述自动气阀62与所述压力预警器62连接以在所述压力预警器62发出预警信号时自动打开使所述安全管44与所述输气管43连通，从而使所述第二输出端233和所述第三输出端232一起排气，增加所述气液分离装置2单位时间内的排气量，以降低气液分离装置2内压力至安全范围，解除预警，自动气阀62自动关闭。所述气液分离装置2的下端区域具有积液区27，所述积液区27设有排液管45，所述排液管45向下连接有截止阀63。进入所述气液分离装置2的气流中携带有液体，所述气流进入所述气液分离装置2后，至少部分液体从所述气流中分离出来，被分离出来的液体向下汇聚于所述积液区27，打开所述截止阀63，所述积液区27中的液体将会从所述排液管45泄出。所述积液区27的底部为弧形，所述排液管45连通所述积液区27的最低处。优选，所述积液区27内设有液面感应器，所述液面感应器与所述截止阀63通信连接或者电连接，用于根据所述积液区27内的液面的高度来控制所述截止阀63的关断或者打开。即：当所述液面感应器检测出所述积液区27的液面高度达到或者超过设定的上限高度时，所述截止阀63开启，排液，使所述积液区27中的液面下降；当所述液面感应器检测出所述积液区27中的液面降到设定的下限高度时，所述截止阀63关断，停止排液。且所述液面感应器与控制中心连接，向所述控制中心传递所述积液区内的液面的实时情况，方便监测。

从上可知，进入所述气液分离装置2的气流被所述气液分离装置2进行气液分离处理后，一部分被处理的气流会通过所述第二输出端233输向所述储气端5而被所述储气端5储藏，一部分被处理气流将会通过所述第一输出端231进入所述增压泵3，被所述增压泵3增压后，再通过所述回流管42回流至所述气井1底部油气储层12深度。由于进入所述气液分离装置2的气流在采出与回流过程中与管道间存在摩擦能量损失，所以气流回流至所述气井1前，应当对其进行适当增压处理，使其气压大于或者等于所述气井中的气压，从而实现气体有效循环，达到辅助携液的目的。

请参考图1，为了保护所述增压泵3和所述气液分离装置2，防止所述气井1突然增加的气压大于所述增压泵3输出的气压，而使气流从所述回流管42倒流至所述增压泵3和所述气液分离装置2导致设备部分损坏及气液分离效果降低，在所述增压泵3和所述气井1之间的所述回流管42上设有只允许气流从所述增压泵3流向所述气井1的单向阀64。

请参考图1和图2，所述气液分离装置2内的液体凝固时，可能会导致所述气液分离装置2的气液分离功能降低甚至失效，从而影响所述气井1的采气率。为了防止因为气候或者季节的变化导致气温降低，而使所述气液分离装置2内的液体凝固，所述气液分离装置2内设保温层242，所述气液分离装置的内壁为防水层241，所述保温层242位于所述防水层241远离所述中空腔的一侧，且所述保温层242和所述防水层241之间和设有加热层243，通过所述输入端22进入所述气液分离装置2的气流收容于所述中空腔内，通过所述保温层242和所述加热层243使所述中空腔内的温度和所述气井1中的温度大致持平。所述气液分离装置2上安装有温度传感器21，用于监测所述中空腔内的温度，所述温度传感器21与所述控制中心连接，能够将其监测的温度数据传至所述控制中心，从而实现远程监控。

请参考图1，所述油管41和所述输气管43等管上都安装有起开关作用的主阀门61，为了安全起见，还可以再各安装一个或者多个备用阀门，当主阀门61失效时，可以启动备用阀门。所述油管41、所述回流管42和所述输气管43上都安装有压力传感器7，用于监控对应的管道内的压力，且这些压力传感器7均与所述控制中心连接，从而将其监测的压力数据传至所述控制中心，实现远程监控和管理。一流量计46位于所述安全管44与所述输气管43连通之处后的所述输气管上，所述流量计与监控中心连接。优选所述油管41的管径大于所述回流管42的管径。

请参考图2至图5，所述气液分离装置2主要包括中空腔，所述中空腔具有相互连通的三个腔室，分别为第一分离室25、第二分离室28和积液区27。所述第一分离室25和所述第二分离室28并排的设于所述中空腔的中上区域，所述积液区27位于所述中空腔的下端区域，且所述第一分离室和所述第二分离室28的下端伸入所述积液区27与所述积液区27连通。

请参考图2至图5，所述第一分离室25的室壁包括分离挡板251和位于所述分离挡板251相对两侧的二汇流板252，所述汇流板252相对所述分离挡板251弯折或者弯曲，所述汇流板252上开设有气孔253时，所述汇流板252与所述中空腔的内壁241无缝连接，或者所述汇流板252与所述中空腔的内壁241之间设有供气流通过的间隙253′，此时优选所述汇流板252上没有开设气孔253，即所述气孔253或者所述间隙253′是所述第一分离室25的排气口。所述分离挡板251上设有若干导流槽2511，所述导流槽2511的相对两端分别向对应的所述汇流板252所在的方向延伸，所述输入端22连通所述第一分离室25且正对所述分离挡板251设置，优选所述输入端22位于所述第一分离室25的上端区域，所述气孔253位于所述汇流板252的偏下区域但是位于所述积液区27的最高液位之上。

请参考图2至图5，所述分离挡板251为“匚”形结构或者类似“匚”形结构的半包围结构，优选所述分离挡板251为弧形结构，向远离所述输入端22所在的方向拱起，所述导流槽2511位于所述第一分离室25的内侧，从所述输入端22喷入的高压气流进入所述第一分离室25后，气流首先打到所述分离挡板251上，然后沿所述分离挡板251上的导流槽2511向两边高速游走，直至与所述汇流板252相撞，气流或是被所述汇流板252反弹至所述分离挡板251，或是从所述气孔253或者所述间隙253′流出所述第一分离室25。所述汇流板252可以是直板结构，也可以是弧形板结构，所述汇流板252与所述分离挡板251的交界处有明显的折痕或者所述汇流板252与所述分离挡板251的交界处的曲率半径明显的小于所述分离挡板251的曲率半径，以使气流中的液体能够顺着该交界处或者顺着所述汇流板252向下汇聚而流入所述积液区27。

请参考图2至图5，所述第二分离室28与所述第一分离室25之间设有气流通道26，所述气流通道26的一端连通所述气孔253或者所述间隙253′，另一端连通所述第二分离室28的下端，所述第一输出端231、所述第二输出端233和所述第三输出端232位于所述第二分离室28的上端，至少一滤网281横置于所述第二分离室28的上端和下端之间。优选所述滤网281为向上拱起的弧形结构，且所述滤网281包括上下设置的细网2811和粗网2813，以及位于所述粗网2813和所述细网2811之间的液体通道2812，所述细网2811的网孔孔径小于所述粗网2813的网孔孔径，所述液体通道2812的两端分别通过一水管2814与所述积液区27连通，本实施例中以两个滤网281为例，但是不限于此，两个所述滤网281上下设置。气流从所述气孔253或者间隙253′流出后通过所述气流通道26从所述第二分离室28的下端区域进入所述第二分离室28，然后向上流走，依次经过两个所述滤网281，最终从所述输出端排出。气流在经过所述粗网2813和所述细网2811时，由于气液重力差，会在一定程度上被所述粗网2813和所述细网2811阻挡而发生一次气液分离，由于所述细网2811的网孔孔径小于所述粗网2813的网孔孔径，从而所述细网2811对气流的阻挡程度更强，发生气液分离的程度更甚，于是气流中的部分液体会被所述细网2811分离出来而汇聚于所述液体通道2812，然后顺着所述液体通道2812向两边流淌最终流入对应的所述水管2814中，被所述水管2814导入所述积液区27。被所述粗网2813阻挡而分离出来的液体则在其自身的重力作用下沿着所述粗网2813的弧形边缘向四周汇聚最终沿着所述第二分离室28的室壁向下流向所述积液区27

本发明所述的气井辅助携液系统中，所述油管41将所述气井1中的气和液通过所述输入端22输送至所述气液分离装置2，所述气液分离装置2将经过气液分离的部分气流通过所述增压泵3和所述回流管42回流注入所述气井1中，另外部分气流则通过所述输气管43输向储气端5储藏，注入所述气井1中的气体与地层中产出的气体利用其膨胀能量在产出地面过程中携带出井底液体，然后随新产生的天然气一起携带所述气井1中的液体通过所述油管41进入所述气液分离装置2，如此循环，既能控制所述气井1中的积水量、以最小代价连续排出井底积液，又能实现连续采气，且适用范围广，能够有效的降低开采的成本，同时还能实现气液分离，降低输气管道堵塞概率，是未来油气田的开采发展趋势。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气井辅助携液系统，包括气井和气液分离装置，其特征在于：所述气井的井口塞有采油树，所述气液分离装置包括输入端、第一输出端和第二输出端，一油管的一端穿过所述采油树伸入所述气井内，其另一端与所述输入端连接，一回流管的一端穿过所述采油树伸入所述气井内的油气储层深度处，其另一端通过增压泵与所述第一输出端连通，所述回流管上设有只允许气流从所述增压泵流向所述气井的单向阀，所述单向阀位于所述增压泵与所述采油树之间，所述第二输出端通过输气管连接远程的储气端以向所述储气端输气，所述气液分离装置的下端设有排液管，所述排液管向下连接有截止阀。

2.如权利要求1所述的气井辅助携液系统，其特征在于：所述气液分离装置还包括第三输出端，一安全管的一端连接所述第三输出端，另一端连接所述输气管，所述安全管上设有自动气阀，一压力预警器设于气液分离装置或者所述自动气阀和所述第三输出端之间的所述安全管上，用于监测所述气液分离装置内的气压，所述自动气阀与所述压力预警器连接以在所述压力预警器发出预警信号时自动打开使所述安全管与所述输气管连通。

3.如权利要求2所述的气井辅助携液系统，其特征在于：所述气液分离装置内设中空腔，所述中空腔内设有相互连通的第一分离室和第二分离室，所述第一分离室的室壁包括分离挡板和位于所述分离挡板相对两侧的且相对所述分离挡板弯折或者弯曲的二汇流板，所述分离挡板上设有若干导流槽，所述导流槽的相对两端分别向对应的所述汇流板所在的方向延伸，所述汇流板与所述中空腔的内壁无缝连接且所述汇流板上开设有气孔，所述输入端连通所述第一分离室且正对所述分离挡板设置，所述第一输出端、第二输出端和第三输出端与所述第二分离室连通。

4.如权利要求3所述的气井辅助携液系统，其特征在于：所述第二分离室与所述第一分离室之间设有气流通道，所述气流通道的一端连通所述气孔，另一端连通所述第二分离室的下端，所述第二输出端和所述第三输出端位于所述第二分离室的上端，至少一滤网横置于所述第二分离室的上端和下端之间。

5.如权利要求4所述的气井辅助携液系统，其特征在于：所述滤网为向上拱起的弧形结构,所述滤网包括上下设置的细网和粗网，以及位于所述粗网和所述细网之间的液体通道，所述细网的网孔孔径小于所述粗网的网孔孔径，所述液体通道的两端分别通过一水管与所述中空腔的底部连接。

6.如权利要求3所述的气井辅助携液系统，其特征在于：所述分离挡板为弧形结构，向远离所述输入端所在的方向拱起。

7.如权利要求3所述的气井辅助携液系统，其特征在于：所述中空腔的内壁为防水层，所述防水层远离所述中空腔的一侧设有保温层，在所述防水层与所述保温层之间设有加热层，一温度传感器伸入所述中空腔内用于监测所述中空腔内的温度。

8.如权利要求3所述的气井辅助携液系统，其特征在于：所述中空腔还设有与所述第一分离室和所述第二分离室的下端连通的积液区，所述积液区的下端设置有所述排液管，所述积液区的底部为弧形，所述排液管连通所述积液区的最低处。

9.如权利要求8所述的气井辅助携液系统，其特征在于：所述积液区内设有液面感应器，所述液面感应器与所述截止阀通信连接或者电连接，用于根据所述积液区内的液面的高度来控制所述截止阀的关断或者打开。

10.如权利要求2所述的气井辅助携液系统，其特征在于：所述油管和所述输气管上均安装有起开关作用的主阀门，所述油管、所述回流管和所述输气管上都安装有压力传感器，用于监控对应的管道内的压力，且这些压力传感器均与监控中心连接用于向所述控制中心传输其监测的压力信息，一流量计位于所述安全管与所述输气管连通之处后的所述输气管上，所述流量计与监控中心连接。