油井套管定壓放氣防噴裝置在采油井上的應用

張 莉，羅天娥，張 霞

（玉門油田分公司老君廟采油廠，甘肅酒泉 735200）

1 套管氣

1.1 套管氣定義

套管氣是油層中伴隨石油一起逸出的氣體，部分溶于石油中的天然氣。其主要成分為甲烷、乙烷，還含有少量易揮發的液態烴及微量的二氧化碳、氮、硫化氫等雜質。可以制取甲醇、乙二醇、醋酸、乙烯、丙烯等化工原料或用作燃料。

1.2 套管氣的控制原則

（1）供液能力大于深井泵的抽吸能力、動液面較高的油井，功圖正常充滿系數高的油井，套壓應高控；

（2）供液能力小于深井泵的抽汲能力、動液面較低的油井，功圖顯示供液不足的抽油井，套壓應低控；

（3）供液能力與深井泵的抽汲能力相匹配時，考慮深井泵不受氣體影響為原則，保證合理的沉沒度，合理控制。

2 控制套管壓力存在的制約生產問題

2.1 常規控制套管壓力存在的問題

圖1 控制套管壓力存在的制約生產問題

如圖1所示，常規式控存在諸多問題制約生產。目前常用的套管氣控制方式是通過打開油井套管閘門，通過壓力表來合理地控制套管氣。部分井井底伴生氣壓力過高，待控制合理套管壓力時，所需時間較長。因控制好壓力后，關閉套管閘門。由于套管閥門的關閉，伴生氣出口通道被堵，造成套管壓力的再升高，現場試驗證明，該套管壓力控制方法效果不佳。

對于套管壓力過高的油井，常用持續打開套管閘門放伴生氣的方式。這種操作方法對抽油泵的生產狀態要求較高，即游動凡爾和固定凡爾與凡爾座接觸嚴密，若出現凡爾球與凡爾球座接觸不嚴密，套管壓力落零后，套管液面會上升，會造成原油從套管流出，影響油井的正常生產。

2.2 總體思路

對控制套管壓力各個環節進行深入研究，找出存在問題，加以解決。存在問題見表1。

表1 存在的問題

3 套管定壓放氣改進思路及方案實施

3.1 壓力控制部分

垂直設置一個圓柱形的下空腔1，在下空腔1內設置凡爾球2，在凡爾球2上部設置壓簧3，在下空腔1底部設置連接口4，連接口4外端通過螺紋與井口套管密封連接，在下空腔1頂部設置若干個通孔5（見圖2）。

其特征是：通過調節彈簧的參數，即彈簧絲直徑、彈簧圈直徑、有效圈數、彈簧總長來設置壓力控制部分。

圖2 壓力控制部分改造方案

3.2 氣體排放部分

在若干個通孔5上垂直設置一個圓柱形的內腔6，在該內腔6內設置一個直徑小于內腔直徑、密度小于原油密度的浮球7，并使該浮球7在該內腔6內上、下自由移動，在該內腔6頂端設置一個排氣口8，并在內腔6外設置一個圓柱形的外腔9，在內腔6側壁的中、下部位置設置若干側氣孔10。

3.3 套管防噴部分

套管防噴改造見圖3。

圖3 套管防噴改造

排氣時：浮球7位于內腔6的下部，氣體經連接口4進入下空腔1并頂開凡爾球2經若干個通孔5進入內腔6，再經過浮球7下方的側氣孔10進入外腔9，再從浮球7上方的側氣孔10進入內腔6，然后從排氣口8排出。

當氣體中含有原油時，浮球7浮起，頂住排氣口8，原油不會被噴出。所述的浮球7為塑料材質，凡爾球為鋼制。

3.4 套管定壓放氣防噴閥在采油樹上的安裝及應用

打開套管閘門，氣體進入下空腔，在氣壓的作用下氣體頂起凡爾球上升，接觸壓簧后，通過通孔進入內腔，頂起浮球后，氣體由排氣閥排出。

當套管氣中伴生有液體時，浮球會隨著液面上升而上升，當達到排氣口時，會密封排氣口，防止液體排出，氣體由側氣孔排出，從而達到放氣、防噴的作用。

4 應用效果

套管定壓放氣防噴裝置是井口裝置的重要部分，安裝在井口采油樹套管上。

其主要功能有兩個：

1）調節套壓。通過調節套管定壓放氣防噴裝置的彈簧裝置，控制套管壓力，使油井處于一個合理的生產壓差。將油套環空中的大部分氣體釋放出來，降低氣體對抽油泵的影響，提高泵效。

2）防噴作用。防止動液面上升產生的套噴現象，造成環境污染。應用效果見表2。

表2 該裝置在玉門油田部分井上的應用效果

套管定壓放氣防噴裝置在部分油井上試用，均起到了較好的效果，通過控制套管氣，油井產油量均有提高。

5 技術創新點

1）合理控制套管氣，提高了泵的充滿系數。

2）解決了套管壓力控制難度大的問題。

3）安裝套管定壓放氣防噴裝置后，無需在每日巡井過程中在井口等待放氣。

4）合理控制套管氣，解決了油井“氣鎖”的問題。

5）減小了員工的勞動強度。

6）杜絕了環境污染，徹底解決了因抽油泵工作不正常導致的套噴問題。