插裝式防凍堵套管氣回收裝置的研制與應(yīng)用

王曼 晏耿成 覃川 蔣守強(qiáng) 程顥

（1.長(zhǎng)慶油田分公司油氣工藝研究院；2.低滲透油氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室；3.長(zhǎng)慶油田分公司第一采油廠）

1 結(jié)構(gòu)及工作原理

目前，國(guó)內(nèi)油田油井井口套管氣回收工藝主要采用地面回收技術(shù)，主要是井口定壓閥集氣混輸[1-7]。隨著輕烴回收的需求深入，直讀防凍定壓套氣閥現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用過(guò)程中，還存在問(wèn)題：冬季氣量大時(shí)低溫凍堵現(xiàn)象仍存在，且不能完全回收伴生氣的問(wèn)題。

新研制的插裝式防凍堵套管氣回收裝置創(chuàng)新設(shè)計(jì)了浸入式原油保溫防凍堵結(jié)構(gòu)、刻度套加調(diào)壓帽的直讀式調(diào)壓結(jié)構(gòu)。裝置前端單向閥通過(guò)高壓軟管連接進(jìn)氣管線(xiàn)，后端定壓放氣閥直接插裝在生產(chǎn)流程的三通處，定壓放氣閥全部浸入原油中。套管氣通過(guò)進(jìn)氣管線(xiàn)進(jìn)入單向閥，繼而進(jìn)入定壓放氣閥的進(jìn)氣腔，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)即推動(dòng)調(diào)壓活塞，開(kāi)啟排氣孔，套管氣直接進(jìn)入生產(chǎn)流程中。本裝置安裝在油井井口生產(chǎn)流程中工作，單向閥可阻止原油返流進(jìn)套管，從而實(shí)現(xiàn)了氣液分離，進(jìn)而完全解決氣體釋放時(shí)吸熱及冬季凍堵問(wèn)題。其結(jié)構(gòu)[8]如圖1所示。

圖1 插裝式防凍堵套管氣回收裝置結(jié)構(gòu)圖

2 使用過(guò)程

該裝置在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中定壓放氣閥插裝固定在油管中，可達(dá)到伴熱防凍的作用。該裝置中定壓放氣閥工作前須設(shè)定一壓力值，即轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)壓帽，帶動(dòng)壓力傳導(dǎo)體和進(jìn)氣腔體上下移動(dòng)，壓縮調(diào)壓彈簧，通過(guò)調(diào)壓活塞調(diào)節(jié)排氣孔壓力，壓力直接顯示在刻度套上，壓力設(shè)定完成。當(dāng)氣體通過(guò)單向閥進(jìn)入進(jìn)氣腔且壓力大于設(shè)定壓力時(shí)即推動(dòng)調(diào)壓活塞向下移動(dòng)，開(kāi)啟排氣孔，直接將套管氣混輸?shù)接凸苤校耆厥仗坠軞狻６▔悍艢忾y可借助現(xiàn)場(chǎng)原油的熱量伴熱，閥座裝在調(diào)壓活塞上方的套裝方式，使得定壓放氣閥開(kāi)啟排氣的同時(shí)排出凝結(jié)水，從而完全解決氣體釋放時(shí)吸熱及冬季凍堵問(wèn)題，同時(shí)單向閥能夠防止原油流入套管。

3 技術(shù)特點(diǎn)

1）針對(duì)氣液分離式套管氣回收裝置研制與應(yīng)用在冬季氣量大時(shí)仍然存在低溫凍堵的現(xiàn)象，重新設(shè)計(jì)定壓放氣閥的氣路結(jié)構(gòu)及彈簧的可壓縮距離[9]。將閥座裝在閥桿上方，定壓放氣閥柱塞離開(kāi)閥座下行排氣孔開(kāi)啟，同時(shí)排出凝結(jié)水，冷凝水不易在氣路中聚集，防止結(jié)冰凍堵；并且將彈簧的可壓縮距離由原來(lái)的1.6 mm 增至2.4 mm，當(dāng)氣路開(kāi)啟時(shí)，排氣孔排量增大，減小了氣量較大排氣時(shí)的溫降效應(yīng)。

2）將單向閥與定壓放氣閥連接，直接插裝在井口四通處，定壓放氣閥全部浸入原油，因天然氣膨脹而導(dǎo)致的降溫效應(yīng)被采出的原油余溫削減，不易發(fā)生凍堵。

3）采用插入式總成設(shè)計(jì)，裝置與套管頭連接使用高壓軟管線(xiàn)，安裝、維修時(shí)無(wú)需動(dòng)火，適用于新老井流程。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2018年以來(lái)，在長(zhǎng)慶油田推廣應(yīng)用插裝式防凍堵套管氣回收裝置9 130 套回收井口伴生氣，部分現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況見(jiàn)表1，該裝置降低了環(huán)境污染，減少了能源浪費(fèi)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。以長(zhǎng)慶油田平均單井產(chǎn)油量1.5 t/d，平均氣油比40 m3/t，套管伴生氣占2/3 估算[10]，該定壓閥年可回收伴生氣9446×104m3，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益1889萬(wàn)元。

表1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試插裝式防凍堵套管氣回收裝置應(yīng)用情況

5 結(jié)論

1）插裝式防凍堵套管氣回收裝置通過(guò)改變定壓放氣閥閥桿與閥座的相對(duì)位置及彈簧的可壓縮距離，使得定壓閥排氣量較大時(shí)，在排氣的同時(shí)排出凝結(jié)水；并且將定壓放氣閥最大程度暴露在原油中，削減因天然氣膨脹而導(dǎo)致的降溫效應(yīng)，防止排氣原件在冬季結(jié)冰導(dǎo)致凍堵，防凍堵效果良好。

2）插裝式防凍堵套管氣回收裝置使用機(jī)械方式顯示壓力，不但降低了生產(chǎn)成本，也使套管氣回收裝置的安裝、管理、維護(hù)難度減小。

3）插裝式防凍堵套管氣回收裝置與套管頭連接采用高壓軟管，安裝、維修時(shí)無(wú)需動(dòng)火；適用于新老井流程，能夠達(dá)到隱患治理和回收優(yōu)質(zhì)資源的目的。