CN117948103A - 一种油田采气增压系统及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及天然气、原油开采技术领域，尤其涉及一种油田采气增压系统及其工艺。油田采气增压系统包括气液分离器，其上设有进料口、出气口和出水口；储气装置与出气管路连接；采集装置与所述出料管路连接且另一端用于与采油站连接；加压装置与储气装置连接，并通过加压管路与套管阀连接；所述加压管路上设有开关阀以在加压装置停止工作时，阻止储气装置内的天然气进入所述采油树。本发明的一种油田采气增压系统及其工艺在使用时，不需使用氮气，通过开采出的天然气循环气举作业，从而操作简单，同时能够连续生产。

Description

一种油田采气增压系统及其工艺

技术领域

本发明涉及天然气、原油开采技术领域，尤其涉及一种油田采气增压系统及其工艺。

背景技术

随着气藏、原油井开发时间的延长，气藏、原油压力逐渐降低，且井内产水量增加，气体、原油依靠自身能量无法将井底积液携带至地面，而积液聚集会导致井口压力和产气量不断下降，直至无法继续生产；而为了尽可能增加产量和稳产时间，需要及时将井底积液排出。

公告号为CN103306643B的发明专利公开了一种排水采气装置及方法，该排水采气装置及方法公开了用氮气向第二油管内打压，压力值达到堵塞器的开启压力时，打开堵塞器；继续用氮气向第二油管内打压，当压力达到气举阀的开启压力时，逐级打开气举阀，将气井内、井底的液体排出，直至天然气由井底自喷生产为止。

但是上述方法在使用时，需要准备氮气才能向第二油管内加压，而且加压进入气井下的氮气后续还需与水、天然气分离，操作麻烦，同时无法实现连续生产。

发明内容

本发明提供一种油田采气增压系统及其工艺，以解决现有技术中气举排水麻烦、无法连续生产的技术问题。

为解决上述问题，本发明提供的一种油田采气增压系统采用如下技术方案：

一种油田采气增压系统，设于气井处的采油树，采油树包括用于控制出料的生产阀和用于向气井内的套管内增压的套管阀，还包括：

气液分离器，其上设有进料口、出气口和出水口，所述进料口与所述生产阀之间连接有生产管路，所述出气口上连接有出气管路，所述出水口连接有出料管路；

储气装置，与出气管路连接，用于储存所述气液分离器分离后的天然气；

采集装置，与所述出料管路连接且另一端用于与采油站连接，以将气液分离器内的天然气和水采集，并将采集到的气液混合物输送至采油站；

加压装置，与储气装置连接，并通过加压管路与套管阀连接，以将储气装置内的天然气加压并经过套管阀向气井内增压；所述加压管路上设有开关阀以在加压装置停止工作时，阻止储气装置内的天然气进入所述采油树。

有益效果是：本发明的一种油田采气增压系统在使用时，当气井内积液使得天然气产量降低时，首先打开加压装置和开关阀，此时加压装置将储气装置内的天然气抽出并加压，然后沿加压管路泵入套管阀，从而泵入气井内，进而将气井内的积液沿生产阀举升出来，此时积液与天然气混合物经生产阀流入生产管路并进入气液分离器，气液混合物经气液分离器分离后，液体沿出水口进入出料管路并通过采集装置采集，气体沿出气口进入储气装置并进入加压装置，从而使得天然气循环使用以将气井内积液泵出。本发明的一种油田采气增压系统在使用时，不需额外准备氮气，并且在天然气将积液举升出来后，天然气和积液能够直接进入下一道工序分离，从而不需要单独设置一个用来分离天然气、氮气和积液的工序，提高工作效率，从而实现天然气的不间断采集。

进一步的，所述储气装置包括依次连通的存气罐、缓冲出气罐、高压缓冲罐和高压出气罐，所述出气管路与存气罐连接；所述存气罐和缓冲出气罐均通过输送管路与所述出料管路连接，每段输送管路上均设有第四单向阀，以使气液混合物仅能够沿存气罐、缓冲出气罐流向出料管路；

所述缓冲出气罐和高压缓冲罐之间通过连接管路连通，并且所述连接管路上设有第一通断阀。

有益效果：天然气采集时即使经过气液分离器也会携带少量水份，此时经过存气罐、缓冲出气罐将少量水份沉淀在存气罐、缓冲出气罐底部，然后经过输送管路将少量水份输送至出料管路，并经过采集装置泵入下一工序中，从而避免水份在存气罐、缓冲出气罐内积存过多，进而保证存气罐、缓冲出气罐能够容纳足够的天然气以供加压装置加压。

进一步的，气液分离器、存气罐、缓冲出气罐、高压缓冲罐和高压出气罐上端均设有安全阀，各安全阀上均连接有安全管路，气液分离器上的安全管路与存气罐连接，存气罐、缓冲出气罐、高压缓冲罐和高压出气罐上的安全管路均与出料管路靠近采集装置的位置连接。

有益效果：避免气液分离器、存气罐、缓冲出气罐、高压缓冲罐和高压出气罐内压强过大导致损坏的事故发生。

进一步的，所述缓冲出气罐与采集装置之间通过连通管路连通，所述连通管路上设有第二通断阀，且第二通断阀连通时所述第一通断阀断开，所述第一通断阀连通时所述第二通断阀断开。

有益效果：使得存气罐、缓冲出气罐内的天然气能够流动，从而避免存气罐、缓冲出气罐内压强过小或过大导致存气罐、缓冲出气罐变形损坏。

进一步的，所述生产管路上靠近生产阀的位置还设有第一单向阀和第一压力表，所述生产管路靠近气液分离器的位置设有第二单向阀和第二压力表，以检测进入气液分离器内的气液混合物的压力值。

有益效果：便于随时控制加压装置的启停，同时避免天然气和水回流至采油树中。

进一步的，还包括撬装平台，所述气液分离器、储气装置、采集装置和加压装置均设于撬装平台上。

有益效果：方便整体移动，从而便于对不同的采油树进行气举排水作业。

进一步的，所述采集装置为混输泵，所述加压装置为高压液压泵箱。

有益效果：结构简单，方便购买使用。

进一步的，所述出料管路与混输泵连接位置处设有三通阀，三通阀的另一端通过第一管路与高压液压泵箱连接，三通阀的三个口位置处均设有第三通断阀；

高压液压泵箱的输出端还与混输泵的输出端连通，且高压液压泵箱的输出端和混输泵的输出端均设有单流阀。

有益效果：通过第三通断阀控制气液流向，从而在高压液压泵箱和混输泵的其中一个损坏时，使用另一个替代损坏的装置。

为解决上述问题，本发明提供的一种油田采气增压工艺采用如下技术方案：

一种油田采气增压工艺，使用上述任意一个油田采气增压系统的技术方案来实现，在采油树与采集装置之间设置气液分离器、储气装置和加压装置，将气液分离器分离出的气体通入储气装置中进行储存，在生产阀产生的天然气量符合产量需求时关闭加压装置，生产阀产出的天然气经气液分离器进入出料管路，并通过出料管路进入采集装置，然后再通过采集装置泵入下一工序中；

在生产阀产生的天然气量少于产量需求时，开启加压装置，对储气装置内已开采的经过分离储存的天然气加压并通过套管阀注入气井内以将气井内积液顶入气液分离器中，使天然气循环使用。

有益效果：本发明的一种油田采气增压工艺在排水时，通过加压装置将储气装置内的天然气泵入气井内以将积液气举出来，然后气举出来的积液掺杂的天然气经气液分离器分离后再次进入加压装置，从而形成内循环，进而使用气井内天然气即可将积液泵出，不需额外设置氮气，节省工序，操作简单，同时天然气的开采不需停工即可完成气举排水作业。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1为本发明的一种油田采气增压系统的结构示意图。

附图标记说明：

1、生产阀；2、套管阀；3、气液分离器；4、生产管路；5、出气管路；6、出料管路；7、加压管路；8、安全阀；9、安全管路；10、存气罐；11、缓冲出气罐；12、高压缓冲罐；13、高压出气罐；14、连接管路；15、第一通断阀；16、连通管路；17、第二通断阀；18、撬装平台；19、混输泵；20、高压液压泵箱；21、开关阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，本领域技术人员应知，下面所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

附图中的任何元素数量均用于示例而非限制，以及任何命名都仅用于区分，而不具有任何限制含义。

下面参考本发明的若干代表性实施方式，详细阐释本发明的原理和精神。

本发明所提供的一种油田采气增压系统的实施例1：

如图1所示，本发明的一种油田采气增压系统包括设于气井处的采油树，采油树包括用于控制出料的生产阀1和用于向气井内的套管内增压的套管阀2，本发明的一种油田采气增压系统还包括气液分离器3、储气装置、采集装置和加压装置。

气液分离器3为现有技术，气液分离器3内部结构在此不再赘述。

气液分离器3上设有进料口、出气口和出水口，进料口延伸至气液分离器3底部且进料口上端伸出气液分离器3的部分与生产阀1之间连接有生产管路4，并且生产管路4靠近生产阀1的位置设有第一单向阀和第一压力表，以避免天然气回流，同时随时监控生产阀1产出的天然气压力。生产管路4靠近气液分离器3的一端设有第二单向阀和第二压力表，以检测进入气液分离器3内的气液混合物的含量。

出气口上连接有出气管路5。出水口设于气液分离器3的下端，出水口上连接有出料管路6。

上述气液分离器3上端还设有安全阀8，安全阀8能够在气液分离器3内部压强达到设定值后打开，从而将气液分离器3内的天然气排出，以避免气液分离器3内压强过大导致气液分离器3损坏的事故发生。

储气装置包括依次连通的存气罐10、缓冲出气罐11、高压缓冲罐12和高压出气罐13，存气罐10和缓冲出气罐11之间通过输气管路连接，并且存气罐10和缓冲出气罐11的底部均通过输送管路与出料管路6连接，同时每段输送管路上均设有控制气液仅能够沿存气罐10和缓冲出气罐11流向出料管路6的第四单向阀。

缓冲出气罐11和高压缓冲罐12之间通过连接管路14连通，并且连接管路14上还设有第一通断阀15；高压缓冲罐12和高压出气罐13之间也通过输气管路连接。上述出气管路5远离气液分离器3的一端与存气罐10连接，以将气液分离器3内的天然气输送至存气罐10内。

为避免气液分离器3内压强过大时经安全阀8排出的天然气浪费，上述安全阀8上连接有安全管路9，安全管路9远离气液分离器3的一端与存气罐10连接，以在气液分离器3内压强过大时增大天然气的输出量，同时将天然气输出至储气装置内，避免天然气排空浪费。

采集装置为混输泵19，上述出料管路6与混输泵19的输入端连接，并且混输泵19的输出端用于与采油站连接，从而将气液分离器3、存气罐10和缓冲出气罐11内的气液混合物泵出并泵至采油站。

为增大存气罐10和缓冲出气罐11内天然气的流动性，从而避免存气罐10和缓冲出气罐11内压强过大导致存气罐10和缓冲出气罐11损坏，缓冲出气罐11与混输泵19之间通过连通管路16连通，并且连通管路16上还设有第二通断阀17，且第二通断阀17连通时第一通断阀15断开，第一通断阀15连通时第二通断阀17断开。

为保证存气罐10、缓冲出气罐11、高压缓冲罐12和高压出气罐13罐内压力正常，避免罐体损坏，存气罐10、缓冲出气罐11、高压缓冲罐12和高压出气罐13上端也均设有安全阀8，存气罐10、缓冲出气罐11、高压缓冲罐12和高压出气罐13上的安全阀8上也均连接有安全管路9，存气罐10、缓冲出气罐11、高压缓冲罐12和高压出气罐13上的安全管路9均与出料管路6靠近采集装置的位置连接。

加压装置为高压液压泵箱20，高压液压泵箱20的输入端与高压出气罐13连通，高压液压泵箱20的输出端通过加压管路7与套管阀2连接，从而在工作时将高压出气罐13内的天然气抽出并加压然后输送至套管阀2，进而将气井内的积液气举出来。

高压出气罐13内始终含有天然气，即高压出气罐13与高压液压泵箱20始终处于连通状态，这样一来可以避免高压液压泵箱20在运行之初处于空转状态，从而降低高压液压泵箱20损坏的概率。

加压管路7上设有开关阀21，以在加压装置停止工作时，防止储气装置内的天然气进入采油树，同时加压管路7上还设有设有第三单向阀，以防气井内气体涌入高压液压泵箱20。

为保证天然气流向，上述出气管路5、出料管路6、连接管路14、安全管路9、连通管路16的两端均设有单流阀。

为避免混输泵19和高压液压泵箱20其中一个损坏时影响采气，出料管路6与混输泵19连接位置处设有三通阀，三通阀的另一端通过第一管路与高压液压泵箱20连接，三通阀的三个口位置处均设有第三通断阀；

高压液压泵箱20的输出端还与混输泵19的输出端连通，且高压液压泵箱20的输出端和混输泵19的输出端均设有单流阀。

为方便本发明的一种油田采气增压系统整体搬运，本发明的一种油田采气增压系统还包括撬装平台18，上述气液分离器3、储气装置、采集装置和加压装置均设于撬装平台18上。

本发明的一种油田采气增压系统在使用时，当气井内积液使得天然气产量降低时，首先打开开关阀21和第一通断阀15，同时关闭第二通断阀17，然后启动高压液压泵箱20，此时高压液压泵箱20将储气装置内的天然气抽出并加压，然后沿加压管路7泵入套管阀2，从而泵入气井内，进而将气井内的积液沿生产阀1举升出来，此时积液与天然气混合物经生产阀1流入生产管路4并进入气液分离器3，气液混合物经气液分离器3分离后，液体沉在气液分离器3底部，天然气升至气液分离器3上端，此时液体沿出水口进入出料管路6并通过混输泵19泵向下一工序，气体沿出气口进入储气装置并进入加压装置，从而使得天然气循环使用以将气井内积液排出；同时进入存气罐10和缓冲出气罐11内的天然气携带的少量水份沉至存气罐10和缓冲出气罐11底部，同时通过输送管路输送至出料管路6。

本发明的一种油田采气增压系统在使用时，不需额外准备氮气，并且在天然气将积液举升出来后，天然气和积液能够直接进入下一道工序分离，从而不需要单独设置一个用来分离天然气、氮气和积液的工序，提高工作效率，同时采集到的天然气还能够循环使用以持续气举出积液。而当气举作业完成后，只需关闭第一通断阀和开关阀，同时关闭高压液压泵箱，此时采集到的天然气即可沿出料管路和连通管路输送至混输泵内，并通过混输泵输送至下一工序，从而实现不间断天然气的采集。

本发明所提供的一种油田采气增压系统的实施例2：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，气液分离器上端还设有安全阀，安全阀上连接有安全管路，安全管路与储气装置连接。

在本实施例中，安全管路与混输泵连接。

本发明所提供的一种油田采气增压系统的实施例3：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，所述存气罐和缓冲出气罐均通过输送管路与所述出料管路连接，每段输送管路上均设有第四单向阀。

在本实施例中，也能够不设置输送管路和第四单向阀。

本发明所提供的一种油田采气增压工艺的实施例：

使用上述一种油田采气增压系统，在采油树与采集装置之间设置气液分离器3、储气装置和加压装置，将气液分离器3分离出的气体通入储气装置中进行储存，在生产阀1产生的天然气量符合产量需求时关闭加压装置，生产阀1产出的天然气经气液分离器进入出料管路6，并通过出料管路6进入采集装置，然后再通过采集装置泵入下一工序中；

在生产阀1产生的天然气量少于产量需求时，开启加压装置，对储气装置内已开采的经过分离储存的天然气加压并通过套管阀2注入气井内以将气井内积液顶入气液分离器3中，使天然气循环使用。

具体使用时包括如下步骤：

步骤1、当压力表检测到沿生产阀1进入生产管路4内的天然气的压力值符合生产需求后，此时第一通断阀15断开，第二通断阀17打开，此时经生产阀1产出的大部分为天然气，天然气首先进入气液分离器3内，然后天然气沿气液分离器3下端进入出料管路6，然后进入采集装置，最终通过采集装置泵入采油站；

步骤2、气液分离器3内的部分天然气沿出气管路5进入存气罐10和缓冲出气罐11内，然后存气罐10和缓冲出气罐11内的少量水与天然气沿存气罐10和缓冲出气罐11下端的第四单向阀流入出料管路6；同时存气罐10和缓冲出气罐11内的部分天然气沿连通管路16进入采集装置，并泵入采油站；

步骤3、当气液分离器3内的天然气过多导致压强增高至安全阀8设定数值后，天然气还能够沿安全管路9进入存气罐10并重复上述步骤2；

步骤4、当压力表检测到沿生产阀1进入生产管路4内的天然气的压力值不符合生产需求后，即气井内积液过多导致天然气产量下降时，此时第二通断阀17断开，第一通断阀15连通，并且运行加压装置，加压装置将储气装置内的天然气抽出并泵入气井内，从而将气井内的积水泵出至气液分离器3，进入气液分离器3内的水和天然气分离，天然气经储气装置进入加压装置循环使用以供加压装置向气井加压，同时存气罐10和缓冲出气罐11存在的少量水沿连通管路16进入采集装置，并泵入采油站；气液分离器3底部的大部分水通过出料管路6进入采集装置，最终通过采集装置泵入采油站；直至天然气能够由井底自喷生产为止。

根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“内”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本发明的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本发明方案的限制。

另外，在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体地限定。

Claims (10)

1.一种油田采气增压系统，包括设于油田井口处的采油树，采油树包括用于控制出料的生产阀（1）和用于向井内的套管内增压的套管阀（2），其特征在于，还包括：

气液分离器（3），其上设有进料口、出气口和出水口，所述进料口与所述生产阀（1）之间连接有生产管路（4），所述出气口上连接有出气管路（5），所述出水口连接有出料管路（6）；

储气装置，与出气管路（5）连接，用于储存所述气液分离器（3）分离后的天然气；

采集装置，与所述出料管路（6）连接且另一端用于与采油站连接，以将气液分离器（3）内的天然气和水采集，并将采集到的气液混合物输送至采油站；

加压装置，与储气装置连接，并通过加压管路（7）与套管阀（2）连接，以将储气装置内的天然气加压并经过套管阀（2）向井内增压；所述加压管路（7）上设有开关阀（21）以在加压装置停止工作时，阻止储气装置内的天然气进入所述采油树。

2.根据权利要求1所述的一种油田采气增压系统，其特征在于，所述储气装置包括依次连通的存气罐（10）、缓冲出气罐（11）、高压缓冲罐（12）和高压出气罐（13），所述出气管路（5）与存气罐（10）连接；所述存气罐（10）和缓冲出气罐（11）均通过输送管路与所述出料管路（6）连接，每段输送管路上均设有第四单向阀，以使气液混合物仅能够沿存气罐（10）、缓冲出气罐（11）流向出料管路（6）；

所述缓冲出气罐（11）和高压缓冲罐（12）之间通过连接管路（14）连通，并且所述连接管路（14）上设有第一通断阀（15）。

3.根据权利要求2所述的一种油田采气增压系统，其特征在于，气液分离器（3）、存气罐（10）、缓冲出气罐（11）、高压缓冲罐（12）和高压出气罐（13）上端均设有安全阀（8），各安全阀（8）上均连接有安全管路（9），气液分离器（3）上的安全管路（9）与存气罐（10）连接，存气罐（10）、缓冲出气罐（11）、高压缓冲罐（12）和高压出气罐（13）上的安全管路（9）均与出料管路（6）靠近采集装置的位置连接。

4.根据权利要求3所述的一种油田采气增压系统，其特征在于，所述缓冲出气罐（11）与采集装置之间通过连通管路（16）连通，所述连通管路（16）上设有第二通断阀（17），且第二通断阀（17）连通时所述第一通断阀（15）断开，所述第一通断阀（15）连通时所述第二通断阀（17）断开。

5.根据权利要求4所述的一种油田采气增压系统，其特征在于，所述生产管路（4）上靠近生产阀（1）的位置还设有第一单向阀和第一压力表，所述生产管路（4）靠近气液分离器（3）的位置设有第二单向阀和第二压力表，以检测进入气液分离器（3）内的气液混合物的压力值。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种油田采气增压系统，其特征在于，还包括撬装平台（18），所述气液分离器（3）、储气装置、采集装置和加压装置均设于撬装平台（18）上。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的一种油田采气增压系统，其特征在于，所述采集装置为混输泵（19），所述加压装置为高压液压泵箱（20）。

8.根据权利要求1-5任意一项所述的一种油田采气增压系统，其特征在于，所述出气管路（5）、出料管路（6）、连接管路（14）、安全管路（9）、连通管路（16）的两端均设有单流阀。

9.根据权利要求7所述的一种油田采气增压系统，其特征在于，所述出料管路（6）与混输泵（19）连接位置处设有三通阀，三通阀的另一端通过第一管路与高压液压泵箱（20）连接，三通阀的三个口位置处均设有第三通断阀；

高压液压泵箱（20）的输出端还与混输泵（19）的输出端连通，且高压液压泵箱（20）的输出端和混输泵（19）的输出端均设有单流阀。

10.一种油田采气增压工艺，其特征在于，使用如权利要求1-9任意一项所述的一种油田采气增压系统，在采油树与采集装置之间设置气液分离器（3）、储气装置和加压装置，将气液分离器（3）分离出的气体通入储气装置中进行储存，在生产阀（1）产生的天然气量符合产量需求时关闭加压装置，生产阀（1）产出的天然气经气液分离器（3）进入出料管路（6），并通过出料管路（6）进入采集装置，然后再通过采集装置泵入下一工序中；

在生产阀（1）产生的天然气量少于产量需求时，开启加压装置，对储气装置内已开采的经过分离储存的天然气加压并通过套管阀（2）注入气井内以将气井内积液顶入气液分离器（3）中，使天然气循环使用。