CN110617050A - 一种气井井下气液分采装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种气井井下气液分采装置，包括井筒，设于所述井筒底部的深潜泵以及位于所述井筒中的产气结构与排液结构，所述产气结构与所述排液结构穿过所述井筒内上部的封隔器均连通至地面，所述排液结构的进口与所述深潜泵的排出口相连，所述产气结构的进气口设于所述深潜泵进液口上方且远离所述深潜泵进液口。本发明利用了液体比重大于气体的特性，将液体进口设置于气体进口下方，并结合了深潜泵本身具有的气液分离功能，实现了气液两相深度、彻底的分离的目的，能从根本上解决供给能力弱的产水或油、水同产气井的积液、淹井问题。

Description

一种气井井下气液分采装置

技术领域

本发明涉及油气开采领域，特别涉及一种气井井下气液分采装置。

背景技术

在石油工业中，面对供给能力弱的产水或油、水同产气井的积液、淹井问题，国内广泛应用的排液采气技术依次为气举阀、连续油管气举和泡沫排采，其它的处于小范围少量应用阶段。回顾现有的油气田排液采气技术应用的整个历程，发现这些排液采气手段普遍存在有效果没效益的问题，治标不治本，积液、淹井问题一直没有根本上解决。通过阅读相关技术的有限资料发现，这些技术虽然冠以气液分采的名字，但实际上并没有真正意义上实现分采。要么是没有彻底把气相和液相分开，要么是分开的始点很高，液柱的压力还实在地压制着产气通道，因此，一种效果好，效率、效益高的气液分采装置正是当前气井开采工业所急需的。

美国专利US6260526B1公布了一种油井气液分离的方法与装置，其包括处于井筒底部的用于进行气液分离的深潜泵，进口与深潜泵出液口相连的排液装置以及进口位于深潜泵出液口上方的排气装置，利用深潜泵的气液分离性能并配合利用液体比重大于气体的特性，达到了气液分离的效果，用于提高油井的人工举升效率。该发明存在以下缺点:生产主通道为产液通道，产液路径从深潜泵吸入口向上经油套环空连接采油树主阀、翼阀；生产辅通道为产气通道，产气路径从封隔器向上通过油管连接油管头翼阀，按照国家安全生产监督管理总局令第25号该方法不能用于气井、自喷井、自溢井。单就气井来说，天然气具有高压、自喷及腐蚀性，不允许经过没有井控措施且不耐腐蚀的油套管环空路径，只能走具有井控措施及耐高压、腐蚀性的油管路径。上述专利的缺点还包括：深潜泵偏离井筒中轴线，下井线缆固定存在专业问题；下入过程深潜泵本身及电缆容易受到来自井筒内壁的摩擦、冲击，在运行时也容易因深潜泵本身的振动与井筒内壁冲击、摩擦，这两个因素会增加井下事故并缩短检泵周期。此外，上述专利没有表述封隔器坐封这一重要环节，从完井专业角度看上述专利的结构示意图，封隔器是无法实现坐封的。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的气井井下气液分采装置，能够实现深度的气液分采，大幅度提高排液采气效率，提高积液、水淹气井的剩余可采储量；Y型管设计能够降低深潜泵与井筒内壁的冲击、摩擦，方便电缆连接、固定，增长检泵周期节约作业成本。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案给予实现：

一种气井井下气液分采装置，包括井筒，设于所述井筒底部的深潜泵和设于所述井筒中的产气结构与排液结构，所述产气结构具有耐腐蚀性且设于所述井筒的中轴线处，所述产气结构与所述排液结构穿过所述井筒内上部的封隔器并连通至地面，所述排液结构的进液口与所述深潜泵顶部的液体排出口相连，所述液体排出口上设有Y型管，所述Y型管包括竖直向上延伸的主支和分支，所述产气油管与所述Y型管的主支相连，所述排液油管与所述Y型管的分支相连。

本发明通过使用所述Y型管，使所述深潜泵处于所述井筒的中轴线上，使所述深潜泵与所述井筒内壁之间始终保持着一定间距，降低了因下井时的晃动和所述深潜泵工作时的振动导致与井筒内壁摩擦，冲击的概率，从而减小了对所述井筒及泵体本身造成的伤害，同时也方便电缆的连接及固定。

所述产气结构进气口位于所述深潜泵进液口的上方且至少相距100米。这样的距离既可以利用气液两相比重差别实现气液分离目的，也能使深潜泵保持基本的沉没度，从而避免烧泵。

本发明的具体实施方式中，所述深潜泵在所述井筒中呈竖直放置，所述深潜泵的底部设有进液口，所述深潜泵的侧壁上设有排气孔，所述液体排出口设于所述深潜泵的顶部并与所述排液结构的核心部分Y型管连通。

本发明的具体实施方式中，所述封隔器为双管封隔器，所述双管封隔器主通道与所述产气结构相连，所述双管封隔器辅通道与所述排液结构相连。

本发明的具体实施方式中，所述产气结构包括打孔油管、产气油管、旋转接头、油管短接、双管封隔器主通道、延伸产气油管、井下安全阀、采油树主阀、翼阀及清蜡阀，所述打孔油管侧壁上分布有进气孔，所述进气孔形成所述产气结构的的进气口；所述排液结构包括深潜泵、Y型管、排液油管、旋转接头、油管短接、双管封隔器辅通道、延伸排液油管、油套环空及油管头翼阀。

本发明的具体实施方式中，所述产气油管通过所述产气结构的旋转接头及油管短接与所述封隔器的主通道连接，所述排液油管通过所述排液结构的旋转接头及油管短接与所述封隔器的辅通道连接。通过使用旋转接头可以调节安装时的角度和长度余量，使得安装更容易进行。

本发明的具体实施方式中，所述产气结构还包括连接于所述双管封隔器主通道顶部的延伸产气油管，所述延伸产气油管向上延伸至地面采油树主阀、翼阀及清蜡阀，所述排液结构还包括连接于所述双管封隔器辅通道顶部的延伸排液油管，所述延伸排液油管向上延伸至油套环空中，所述油套环空连通至地面油管头翼阀。

本发明的装置既能够解决供给能力弱的产水或油、水同产气井的积液、淹井问题，带来直接的增产增收效益，同时还能有效的降低深潜泵发生故障的概率，具有更高的使用可靠性。

附图说明

下面结合图片来对本发明进行进一步的说明：

图1为本发明提供的一种气井井下气液分离装置的地面采油树结构示意图。

图2为本发明提供的一种气井井下气液分离装置的井下管柱结构示意图。

附图标注：100-井筒，200-三相流，201-气体，202-油水两相流，300-深潜泵，301-进液口，302-排气口，303-排液口，304-电缆，400-Y型管，401-丝堵，500-产气油管，501-延伸产气油管，502-打孔油管，503-延伸产气油管，504-延伸产气油管，505-采油树主阀，506-采油树翼阀，507-采油树清蜡阀，600-旋转接头，601-旋转接头，700-双管封隔器，701-油管短接，702-双管封隔器辅通道，703-双管封隔器主通道，704-油管短接，705-油管短接，706-油管短接，800-井下安全阀，801-控制管线，900-排液油管，901-延伸排液油管，902-油套环空，903-油管头翼阀。

具体实施方式

以下通过具体实施例来对本发明做进一步阐述：

请参阅图1和图2，本发明的一种气井井下气液分采装置，包括井筒100，设于井筒100内的深潜泵300以及分别与深潜泵300相连的排液结构和产气结构。

深潜泵300设于井筒100的底部，深潜泵300在井筒100内呈竖直放置的圆筒形，深潜泵300的底部设有进液口301，深潜泵300的侧壁上设有排气孔302，深潜泵300的顶部设有液体排出口303，运行时，油水气三相流200从进液口301处进入深潜泵300中进行分离，分离出的气体201从深潜泵300侧壁处的排气孔302排出，油水两相流202从液体排出口303排出。

其中，液体排出口303处连接有Y型管400，Y型管400包括竖直向上延伸的主支和分支，Y型管400的分支向上通过封隔器并与油套环空连通，是形成双通道流动机制的核心部分。

具体安装时，深潜泵300上连接有用于供电的电缆304，电缆304从井筒100中向上穿过封隔器延伸至地面采油树，从采油树穿出并与地面供电设备相连。本发明中的深潜泵300采用油气田常用的具有气液分离功能的深潜泵，其主要由泵、分离器、保护器及电机等部件组成，由于是现有技术，这里不再赘述。

本申请提供的一种气井井下气液分采装置包括产气结构和排液结构。产气结构包括打孔油管502、产气油管500、旋转接头600、油管短接701、双管封隔器主通道703、延伸产气油管503及504、井下安全阀800、采油树主阀505、翼阀506及清蜡阀507；排液结构包括深潜泵300、Y型管400、产气油管900、旋转接头601、油管短接705、双管封隔器辅通道702、延伸产气油管901、油套环空902及油管头翼阀903。打孔油管502侧壁分布有进气孔，进气孔形成产气结构的进气口。

在本实施例中，井筒100内的上部还设有封隔器，封隔器采用双管封隔器700。双管封隔器700是油气田常用的井下工具，用于对井筒100进行分隔密封，控制气、液分别进入延伸产气油管503及油套环空902生产。双管封隔器700内设有主通道703和辅通道702，主通道703连接有产气油管500，辅通道702连接有排液油管900。

具体地，双管封隔器主通道703的上、下端口分别设有预制油管短接704、701，双管封隔器辅通道702的上、下端口分别设有预制油管短接706、705；产气油管500的上端通过旋转接头600连接主通道703的下预制油管短接701，产气油管500的下端连接有打孔油管502。另外，延伸产气油管503的下端连接在双管封隔器主通道702的上预制油管短接704上，延伸产气油管503的上端延伸至井下安全阀800，井下安全阀800连接延伸产气油管504至采油树中，并通过采油树主阀505及翼阀506连通至地面生产流程；排液油管900的上端通过旋转接头601连接双管封隔器辅通道702的下预制油管短接705；排液结构中的延伸排液油管901连接在双管封隔器辅通道702的上预制油管短接706上，延伸排液油管901向上延伸至油套环空902中并通过油套环空902连通到地面油管头，通过油管头翼阀903连接地面生产流程。采用旋转接头600及601可以微调产气油管500与排液油管900的长度与角度余量，提高安装时的兼容性与灵活性。

在本实施例中，产气结构中打孔油管502的底部与深潜泵300的进液口301至少相距100米，这样的距离主要用于实现气液重力分离目的。此外，深潜泵应配套有传感器，传感器可以实现智能控制停泵功能，且足够的沉没度能够进一步降低深潜泵300意外抽空造成烧泵的概率。

本发明所提供一种气井井下气液分采装置通过以下步骤安装与运行：

1)在作业现场依次连接深潜泵300、电缆304、Y型管400、排液油管900、旋转接头601、油管短接705、706及901，连接丝堵401、延伸产气油管501、打孔油管502、产气油管500、旋转接头600、油管接头701、704、延伸产气油管503、井下安全阀800及控制管线801、延伸产气油管504。

2)继续连接延伸产气油管504，下入上述气液分采装置至完井工程设计深度，安装采油树。

3)钢丝作业向产气油管500内投入堵塞器，封堵产气油管500内通道。连接试压泵至采油树生产翼阀506或清蜡阀507，向产气油管内打压，坐封双管封隔器700。

4)钢丝作业捞出产气油管700内的堵塞器。

5)启动深潜泵，试运转。

6)启动深潜泵，吸入井筒100内的液体，分离出的油水两相流202从深潜泵300液体排出口303进入Y型管400，再依次流经排液油管900、旋转接头601、双管封隔器700辅通道702、延伸排液油管901后进入油套环空902，最后经油套环空至油管头翼阀903，通过油管头翼阀进入地面生产流程。上述排液行为使产气油管500内的液面逐步下降,生产压差则同步增加，当生产压差增大至临界点时，地层开始恢复产气，流入井筒100中的气体201首先通过打孔油管502进入产气油管500，再依次流经旋转接头600、双管封隔器主通道703、延伸产气油管503、井下安全阀800、延伸产气油管504到达地面采油树主阀505及翼阀506，最后通过采油树主阀及翼阀进入地面生产流程。

至此，双通道气液分采流动机制建立完毕，现场操作步骤完成。

综合以上，本发明能够从根本上解决供给能力弱的产水或油、水同产气井的积液、淹井问题，带来直接的增产增收效益，同时对探井目的层实现产能定量评估及生产井开发层提高最终采收率均有重要的促进作用。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用于限定本发明，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (7)

1.一种气井井下气液分采装置，其特征在于，包括井筒100，设于所述井筒100底部的深潜泵300以及位于所述井筒100中的产气结构与排液结构，所述产气结构与所述排液结构连通；所述井筒100内上部的双管封隔器700内设有主通道703和辅通道702并向上延伸至地面采油树及油管头，所述排液结构的底部与所述深潜泵300的液体排出口303相连，所述产气结构的打孔油管502设于所述深潜泵300进液口301的上方且远离所述深潜泵300进液口301。

2.根据权利要求1所述的一种气井井下气液分采装置，其特征在于，所述产气结构的打孔油管502的底部与所述深潜泵300的进液口301至少相距100米。

3.根据权利要求1所述的一种气井井下气液分采装置，其特征在于，所述深潜泵300应具有气液分离功能并在井筒100中呈竖直放置，所述深潜泵300的底部设有进液口301，所述深潜泵300的侧壁上设有排气孔302，所述液体排出口303设于所述深潜泵300的顶部并与所述排液结构的核心部分Y型管400连通。

4.根据权利要求4所述的一种气井井下气液分采装置，其特征在于，所述排液结构的Y型管400包括主支及分支，所述Y型管400主支的顶部通过丝堵401与延伸产气油管501连接，所述Y型管400分支的顶部连接有排液油管900。

5.根据权利要求1所述的一种气井井下气液分采装置，其特征在于，所述双管封隔器700主通道703的底部与所述产气结构相连，所述双管封隔器700辅通道702的底部与所述排液结构相连。

6.根据权利要求1所述的一种气井井下气液分采装置，其特征在于，所述产气结构包括打孔油管502、产气油管500、旋转接头600、油管短接701及双管封隔器700，所述产气油管500的上端通过旋转接头600及油管短接701与所述双管封隔器700主通道703连接，所述产气油管500的下端连接有所述打孔油管502，所述打孔油管502的侧壁上分布有进气孔，所述进气孔形成所述产气结构的进气口；所述排液结构包括Y型管400、丝堵401、排液油管900、旋转接头601、油管短接705双管封隔器700及延伸排液油管901；所述排液油管900的上端通过所述旋转接头601及油管短接705与双管封隔器700辅通道702连接；所述深潜泵300的液体排出口303与Y型管400连接。

7.根据权利要求6所述的一种气井井下气液分采装置，其特征在于，所述产气结构还包括连接于所述双管封隔器主通道703顶部的油管短接704及延伸产气油管503，所述延伸产气油管503向上延伸至地面采油树主阀505、翼阀506及清蜡阀507；所述排液结构还包括连接于所述双管封隔器辅通道702顶部的油管短接706及延伸排液油管901，所述延伸排液油管901向上延伸至油套环空902，所述油套环空902连通至地面油管头翼阀903。