CN207017952U - 一种新型海上可调控的井下气液分离举升工艺管柱 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型海上可调控的井下气液分离举升工艺管柱，包括油管，所述油管连接有射流泵举升系统、罐装电泵采油系统和气液分离系统总成；还包括设置在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流量控制阀、所述罐装电泵采油系统和所述气液分离系统总成相连接，实现地面及井下运行参数的实时监测与调控。本实用新型建立的罐装电泵+射流泵组合举升工艺系统无需外来高压动力液，利用流经罐装电泵的高压液体作为动力液抽吸所分离出的气体而举升至井口，实现井下气液分采。本实用新型工艺管柱适用于海上高产液量的积液气井，拓宽了罐装电泵采油系统在海上高产液量积液气井中的应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及油气田开采技术，特别涉及一种新型海上可调控的井下气液分离举升工艺管柱。
背景技术
对于海上气井而言在开发不同阶段均会面临井筒积液现象，气井进入生产中后期时，气井产气量减少，携液能力下降，积液越加严重，如不及时采取必要的排水措施，会导致气井水淹停产。海上气井具有以下特点：1)90％以上的气井为大斜度井；2)气井产液量高，40％以上气井产液量大于60m3/d；3)所有气井均为气液同道采出；4)74％以上的井生产气液比大于2500m3/m3。目前常用排液采气方法有：泡排、速度管柱、电泵举升、气体射流泵、气举及涡流排液等技术，这些技术在一定程度上解决了部分积液问题，但各项工艺均有自身局限性，受井身结构、地层压力、产液水平和产气水平等多种因素的制约，尤其对高产液的气井适应性更差。
目前解决海上高产液量气井的积液问题关键在于建立气液分采通道，前人提出很多种气液分离器及管柱结构，如：专利CN103628841A提出了一种气井井下多级超声雾化排水采气装置，专利CN104047588A提出了一种适用于抽油机井的井下气液分离管柱，专利CN201763310U给出了适用于抽油机井的高产气量油气井井下气液分离器。以上所述的井下气液分离器对陆地油田的油气井较为适用，但其不适用于海上油气田举升或排液工艺(井身结构及举升方式等)。专利CN2758474Y又给出一种井下气液分离回注防砂采气装置，该装置在井下自动实现气液分离、分离液回注下部地层，又减少地面处理设备。但当该装置井下分离效率较低时，分离的富气流中液体较多仍存在积液风险，同时海上气井很难找到产气层和注水层同时存在，以满足分离的富液流回注需求，另外一点其受套管尺寸限制，处理液量和气量受限，不适用于海上高产液量的积液气井。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种新型海上可调控的井下气液分离举升工艺管柱，本工艺管柱利用井下气液分离器分别建立了气体及液体分采通道，又利用引射原理将增压后的高压动力液携带生产气混合举升至地面或通过油管举升富液流、通过井口放气阀放空富气流。本工艺管柱具有作业施工简单，稳定性高，处理液量及处理气量大等特点，可广泛应用于海上积液气井排液采气举升工艺中。
本实用新型所采用的技术方案是：一种新型海上可调控的井下气液分离举升工艺管柱，包括由外而内依次设置的套管和生产管柱，所述生产管柱由上至下包括通过油管依次连接的过电缆封隔器、射流泵举升系统、罐装电泵采油系统、气液分离系统总成和顶部封隔器；还包括设置在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流量控制阀、所述罐装电泵采油系统和所述气液分离系统总成相连接，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，以及设置在所述射流泵工作筒内的射流泵，所述射流泵的喷嘴喉管环空处与油套环空相连通。
所述罐装电泵采油系统包括通过罐壳，以及设置在所述罐壳内、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油管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包括气液分离器，所述气液分离器的出液口与所述油管相连通，使得所述气液分离器分离后的富液流通过上端油管进入所述罐装电泵采油系统增压后作为高压射流动力液通过喷嘴处流入射流泵内；所述气液分离器的出气口通过取气管与油套环空相连通，使得所述气液分离器分离后的富气流流经油套环空作为产出气通过喷嘴喉管环空处流入射流泵内，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。
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。
所述套管顶部的油套管挂处设置有放气管线，所述放气管线上设置有放气阀。
本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型中，气液分离系统总成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)进入油套环空，分离后的富液流(液多气少如图1实线箭头所示)进入油管。
(2)本实用新型中，通过两种方式将流体举升至地面：①套压低时，利用引射原理将油套环空中气液分离器分离出的富气流携带进入射流泵与本井高压流体混合后排出至井口，建立的罐装电泵+射流泵组合举升工艺系统无需外来高压动力液，实现利用生产井自身的流体自我举升的过程。②套压高时，打开放气阀，将油套环空气液分离器分离出的富气流直接从放气阀产出至地面。
(3)本实用新型中，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、井口流量及电泵入/出口压力等参数)，可确保组合举升系统平稳、安全运行。
(4)本实用新型中，该管柱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)本实用新型中，适用于高产液量的积液气井，可处理气体含量在60％-85％范围，最大产液量可达75m3/d的井况。实现了罐装电泵采油系统在海上高产液量积液气井中的应用。
附图说明
图1：本实用新型一种新型可调控的井下气液分离举升工艺管柱结构示意图。
附图标注：1、流量控制阀；2、放气阀；3、油套管挂；4、套管；5、油管；6、过电缆封隔器；7、气液分离调控电缆；8、动力电缆；9、射流泵工作筒；10、射流泵；11、罐装电泵采油系统；12、电泵；13、液体流量/压力监测仪器；14、取气管；15、气体流量/压力监测仪器和取气管开度调节装置；16、气液分离系统总成；17、气液分离器；18、顶部封隔器；19、可视化控制装置。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。
如附图1所示，一种新型海上可调控的井下气液分离举升工艺管柱，包括由外而内依次设置的套管4和生产管柱，所述生产管柱由上至下包括通过油管5依次连接的过电缆封隔器6、射流泵举升系统、罐装电泵采油系统11、气液分离系统总成16和顶部封隔器18；还包括设置在地面的流量控制阀1和可视化控制装置19，所述可视化控制装置19与所述流量控制阀1、所述罐装电泵采油系统11和所述气液分离系统总成16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通过油管5连接于所述过电缆封隔器6下方的射流泵工作筒9，以及设置在所述射流泵工作筒9内的射流泵10，所述射流泵10的喷嘴喉管环空处与油套环空相连通。
所述罐装电泵采油系统11包括通过油管5连接于所述射流泵举升系统中射流泵工作筒9下方的罐壳，以及设置在所述罐壳内、相互连接的电泵12和液体流量/压力监测仪器13；所述电泵12的电机通过动力电缆8连接至所述可视化控制装置19；所述电泵12的上端通过油管5与所述射流泵举升系统中射流泵10的喷嘴相连通。
所述气液分离系统总成16包括通过油管5连接于所述罐装电泵采油系统11中罐壳下方的气液分离器17，所述气液分离器17的出液口与所述油管5相连通，使得所述气液分离器17分离后的富液流通过上端油管5进入所述罐装电泵采油系统11增压后作为高压射流动力液通过喷嘴处流入射流泵10内；所述气液分离器17的出气口通过取气管14与油套环空相连通，使得所述气液分离器17分离后的富气流流经油套环空作为产出气通过喷嘴喉管环空处流入射流泵10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14上设置有气体流量/压力监测仪器和取气管开度调节装置15，所述气体流量/压力监测仪器和取气管开度调节装置15通过气液分离调控电缆7连接至所述可视化控制装置19。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15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”。
所述套管4顶部的油套管挂3处设设有放气管线，所述放气管线上设置有放气阀2。
所述流量控制阀1设置在所述油管5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19。
本实用新型中，所述可视化控制装置19通过电缆与流量控制阀1、罐装电泵采油系统11和气液分离系统总成16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12和取气管开度调节装置，实现地面实时调控。
利用所述气液分离系统总成16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)进入油套环空，分离后的富液流(液多气少，如图1实线箭头所示)进入油管5。当套压低时，利用引射原理将分离出的富液流流经电泵12增压后作为射流泵10的高压动力液，将分离出的富气流抽排出至井口，建立的罐装电泵+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井下气液分采。当套压高时，可打开放气阀2，将油套环空气液分离器17分离出的富气流直接从放气阀2产出至地面。
所述地面流量控制阀1、罐装电泵采油系统11和气液分离系统总成16可实现系统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14开度、井口压力、井口流量及电泵12入/出口压力等参数)，可确保组合举升系统平稳、安全运行。
本实用新型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。本实用新型组合举升系统适用于高产液量的积液气井，拓宽了罐装电泵采油系统在海上高产液量积液气井中的应用。
本实用新型一种新型可调控的井下气液分离举升工艺管柱工作流程及方法为：
本举升工艺管柱由气液分离系统总成16和罐装电泵采油系统11构建了井下气体及液体分采通道，由生产层产出的气液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)，分离后的富气流进入油套环空，分流后的富液流进入上端油管5并进入所述的罐装电泵采油系统11，并流经所述罐装电泵采油系统11后获得较高压力。此时富液流作为高压射流动力液流入所述射流泵举升系统。并通过以下两种方式将流体举升至地面：
(1)套压低时，利用引射原理将油套环空中气液分离器17分离出的富气流携带进入射流泵10与本井高压流体混合后排出至井口，建立的罐装电泵+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井下气液分采。
(2)套压较高时，打开所述的放气阀2，将油套环空气液分离器17分离出的富气流直接从放气阀2产出至地面。
以上参照附图和实施例对本实用新型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，本实用新型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：只要不脱离本实用新型的宗旨，所有显而易见的细节变化或相似设计，均包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种新型海上可调控的井下气液分离举升工艺管柱，包括由外而内依次设置的套管和生产管柱，其特征在于，所述生产管柱由上至下包括通过油管依次连接的过电缆封隔器、射流泵举升系统、罐装电泵采油系统、气液分离系统总成和顶部封隔器；还包括设置在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流量控制阀、所述罐装电泵采油系统和所述气液分离系统总成相连接，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所述的新型海上可调控的井下气液分离举升工艺管柱，其特征在于，所述射流泵举升系统包括射流泵工作筒，以及设置在所述射流泵工作筒内的射流泵，所述射流泵的喷嘴喉管环空处与油套环空相连通。
3.根据权利要求1所述的新型海上可调控的井下气液分离举升工艺管柱，其特征在于，所述罐装电泵采油系统包括通过罐壳，以及设置在所述罐壳内、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油管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所述的新型海上可调控的井下气液分离举升工艺管柱，其特征在于，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液口与所述油管相连通，使得所述气液分离器分离后的富液流通过上端油管进入所述罐装电泵采油系统增压后作为高压射流动力液通过喷嘴处流入射流泵内；所述气液分离器的出气口通过取气管与油套环空相连通，使得所述气液分离器分离后的富气流流经油套环空作为产出气通过喷嘴喉管环空处流入射流泵内，以实现利用生产井自身的流体自我举升的过程。
5.根据权利要求4所述的新型海上可调控的井下气液分离举升工艺管柱，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。
6.根据权利要求1所述的新型海上可调控的井下气液分离举升工艺管柱，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。
7.根据权利要求1所述的新型海上可调控的井下气液分离举升工艺管柱，其特征在于，所述套管顶部的油套管挂处设置有放气管线，所述放气管线上设置有放气阀。
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