CN114458282B - 一种油井井下分气井口测气量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油气田抽油井计量领域，涉及一种油井井下分气井口测量装置。包括井口定压降压集气装置、井下一次旋进旋涡出砂分离装置、井下二次声波切割扩压分散分离装置、井下三次重力分离进泵分气装置、地面测气收气进干混输装置；所述井口定压降压集气装置包括套管、井口四通、套管阀、分气接头、套压压力变送器、定压单流阀、抽气泵；井口四通安装在套管上，分气接头分别与套管阀、套压压力变送器、定压单流阀及抽气泵连接；井下一次旋进旋涡出砂分离装置、井下二次声波切割扩压分散分离装置、井下三次重力分离进泵分气装置依次连接并置于套管内。本发明装置能够同时实现测气量、避免气锁，防结垢防结蜡的作用，克服了以上所述不足。

Description

一种油井井下分气井口测气量装置

技术领域

本发明涉及油气田抽油井计量领域，涉及一种油井井下分气井口测量装置。

背景技术

目前，油井单井测气方法主要为分离器排液法，其次流量计法，主要安装方式为固定式，适用频次减少，主要用于核实液、气量。移动式单井计量车可实现单井测气，但由于井数多，拉运安装极不方便，安装需停井，所带质量流量计和涡街流量计测量范围有的井不适用，有的气体流量计坏，只能测液量不能测气量。功图计产不需量油装置，给测量液量带来极大方便，但不能测量产气量。同时，如果液面低，沉没度小，套压高就会造成泵效降低或气锁；对于套压低于回压的油井，油套连通套管气进不了管线，如果因气影响造成泵效降低或气锁，采取敞放套管气措施，会造成大气污染和浪费。

在油藏开发过程中，当气体含率超过60％时，因气液两相速度滑差，气液两相含率在井筒中会发生变化。当这种含气率变化的气液两相在抽油泵抽油过程中时会造成气锁现象，严重甚至造成泵的失效。因此，在井下利用井下气液分离器进行气液分离，将水从气体中分离开来从而避免气锁现象。严重时甚至会出现“气锁”现象。发生“气锁”现象时还会发生“液压冲击”，造成有杆抽油***的振动，加速其损坏。

在油田开采中后期的油井或动液面低的油井(特别是高气液比的油井)，气体是影响抽油泵泵效的主要因素。这些气体占据泵腔的部分体积，会降低泵腔内的充满度，导致抽油泵的阀球开启滞后，泵效降低。这些不良结果会造成抽油机井频繁作业，使检泵周期缩短，开发成本增加。

为制定挖潜措施提供详实的数据基础，取准油井天然气产能，目前地面存在的计量存在以下问题：一是为缩短管线距离，部分抽油井直接碰到集输干线上，无法进行站内计量；二是对进站井而套压低于回压的油井，无法井口套管上安装分离器及流量计进行测气；三是井口安装用分离器及流量计进行测气的装置，规模大投入高；四是井口移动单井计量装置，虽满足一台设备多井计量，但需要反复的拆装，频繁停井，费时费力。

针对功图计产不能测气、要防止抽油泵气锁和提高泵效、稠油不易油气分离和分离器部件结垢结蜡，目前常用的方式是在泵下安装井下气液分离器和降粘防垢装置。中国实用新型专利CN210798949U公开了一种油气井口测气装置，该装置包括一号平式短节和二号平式短节，所述一号平式短节一侧设置有截止阀，且一号平式短节顶端通过螺纹连接平式接箍，所述平式接箍顶端通过外螺纹短接连接三通油嘴套，所述三通油嘴套内底部进气口处通过油嘴安装座安装节流油嘴，且三通油嘴套一侧通过螺纹连接二号平式短节，所述二号平式短节一端通过法兰盘及螺栓连接流量表，该装置可实现气井井口快捷测气。

中国专利申请CN110173254A提供了一种井下双筒单级调节式气液分离器，所述分离器由相互套设的外筒体和内筒体构成，内筒体内部设置叶轮和排液区段；外筒体顶部的气相引出口下方设置分离挡板，内筒体和气相引出口之间设置重力分离腔室；外筒体下部侧壁设置液相引出口，控制器获取差压传感器实时测定的压差，并将实时测定的压差与设定压差比较，通过比较结果驱动电机控制液相引出口的大小。该发明通过叶轮和排液区段的配合实现一次分离，依靠重力分离腔室实现二次分离；利用分离挡板实现三次分离；有机结合了离心分离、重力分离、碰撞分离三种分离原理，体积小、结构紧凑，可在较宽的气相和液相流程下实现气液混合物的高效分离。

中国实用新型专利CN206376853U公开可一种井下同井采注气液分离器，所述气液分离器具有气液分离主体、气液分隔罩以及气液外螺旋体；气液分离主***于由上外壳、进液外壳以及下外壳围成的腔体内，气液分离主体由气液分离主体上传动轴、气液分离主体导流段、气液分离主体倒锥段以及气液分离主体下传动轴由上至下依序连接后构成；在气液分离主体导流段外焊接有导流叶片；在气液分离主体倒锥段上开有进气孔，气孔道的出口位于上外壳的内容腔中；气液分隔罩为空心的倒置锥台形，气液外螺旋体亦为空心的倒置锥台形。

然而现有井下气液分离器气液分离效果不理想不彻底，分离效果都较差，气体不能充分进入油套环空，易使得气液在分离后再次混合进入抽油泵；降粘防垢防结蜡装置起到降粘防垢但不能分气。如果在地面直接测量油套环空中产出气，由于气液分离效果不彻底，测出的气量不准、偏少。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种油井井下分气井口测量装置，本发明装置能够同时实现测气量、避免气锁，防结垢防结蜡的作用，克服了以上所述不足。

为实现上述目的，本发明采用以下方案：

本发明提供一种油井井下分气井口测量装置，其包括井口定压降压集气装置、井下一次旋进旋涡除砂分离装置、井下二次声波切割扩压分散分离装置、井下三次重力分离进泵分气装置、地面测气收气进干混输装置；

所述井口定压降压集气装置包括套管、井口四通、套管阀、分气接头、套压压力变送器、定压单流阀、抽气泵；井口四通安装在套管上，分气接头分别与套管阀、套压压力变送器、定压单流阀及抽气泵连接；

井下一次旋进旋涡除砂分离装置、井下二次声波切割扩压分散分离装置、井下三次重力分离进泵分气装置依次连接并置于套管内；

地面测气收气进干混输装置与井口四通阀连接。

优选地，所述井下一次旋进旋涡出砂分离装置包括丝堵、尾管、一次进油液细管、出气管；出气管与尾管连接；一次进油液细管置于尾管形成的空腔内；尾管形成的空腔底端用丝堵封闭。

进一步优选地，在尾管上对称的设有两个一次进油孔，在出气管与尾管连接处设有一次出气孔。

进一步优选地，一次进油液细管内设有螺旋片。

所述井下一次旋进旋涡除砂分离装置作用是对进入流体初步气液分离及除砂，井内流体进入一次进油孔经螺旋片分离，气体上至一次出气孔进入出气管，油液进入一次进油液细管上升至井下二次声波切割扩压分散分离部分。

优选地，井下二次声波切割扩压分散分离装置包括固定筋、固定杆、连管、纵割板、横挡板、一级喉管、二级喉管、筛板；固定杆、连管、纵割板、横挡板、一级喉管、二级喉管、筛板依次连接；固定杆通过固定筋连接在尾管上。

进一步优选地，固定杆上设有若干振动钢片；振动钢片与固定杆竖直方向呈45°角，分布在固定杆两侧。

所述井下二次声波切割扩压分散分离装置作用是对一次分离的流体进行防垢防蜡、切割细分降粘、扩压分解分气，一次分离的流体经过振动钢片、连管、纵割板、横挡板进入一级喉管、二级喉管，再经筛板上升至井下三次重力分离进泵分气部分。

优选地，所述井下三次重力分离进泵分气装置包括固定板、转换接箍、二次出油管、泵管下接头；固定板通过转换接箍连接，固定板与二次出油管连接，二次出油管与泵管下接头连接。

进一步优选地，所述固定板上设有若干板孔，出气管与固定板连接，在连接口附近设有二次进油孔、二次出气孔；二次出油管上设有二次出油孔。

所述井下三次重力分离进泵分气装置作用是对二次分离的流体再分离，保证液体内含气量接近“零”，二次分离的流体板孔、二次进油孔再分离，分离出的液体经二次出油孔、二次出油管上升进抽油泵，分离出的气体由二次出气孔进入出气管进入井口定压降压集气部分。

优选地，地面测气收气进干混输装置包括旋进旋涡流量计、旁通阀、单流阀、井口管线、回压阀、油嘴套、生产阀、小三通；旋进旋涡流量计通过管线分别与定压单流阀、抽气泵、旁通阀、单流阀连接；旁通阀通过管线还分别与定压单流阀、抽气泵、单流阀连接，单流阀与井口管线连接；小三通与井口四通连接，小三通、生产阀、油嘴套、井口管线依次连接，井口管线还与回压阀连接。

所述地面测气收气进干混输装置作用是计量回收经井口定压降压集气部分后的气体，经定压单流阀或抽气泵的气体，经旋进旋涡流量计、或旁通阀、单流阀进入井口管线收气。经二次出油管的液体上升进抽油泵，经井口四通、小三通、生产阀、油嘴套、井口管线、回压阀进入地面集油管线。

尾管通过固定杆管体与连管螺纹连接，连管通过横挡板管体与一级喉管、二级喉管管体螺纹连接，一级喉管、二级喉管管体通过筛板管体与转换接箍管体螺纹连接，转换接箍18管体与二次出油管螺纹连接。

所述套压压力变送器具有无限传输功能，井场RTU采集套压数据经网桥、基站传至PCS***。

所述旋进旋涡流量计具有无限传输功能，井场RTU采集气量数据经网桥、基站传至PCS***。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

(1)本发明装置井下气液高效分离，使井液内“零含气量”；分离出的天然气快速进入油套环空上升到井口。

(2)本发明装置避免抽油泵气锁，提高泵效；井下原油进入本装置经一次旋进旋涡除砂分离、二次声波切割扩压分散分离、三次重力分离等三次分离除气除砂后，无气原油进抽油泵，避免了天然气在抽油泵内膨胀，提高抽油泵的充满系数，避免抽油泵气锁。

(3)本发明装置对稠油井、结蜡井和结垢井可防止结蜡和结垢，实现气液充分分离。

(4)本发明装置地面无分离装置，在井口直接连续测气，装置简单，安全可靠；本发明装置还可通过远程监控套压、采集产气量；套压低于回压，启动抽气泵，分气测量，增加沉没度，提高单井产量。将本发明所述装置应用于产气油井后，产气油井井口气量计量检测率100％，产气油井井口泵效提高5％，油井资料全准率100％，满足动态分析，及时发现油藏动态问题与潜力，预测年增油0.15万吨。套管气降压增产，预测年增油0.1万吨，预测年增油0.25万吨，按照内部吨油利润1000元计算，年创效：250-10＝240万元。

(5)将本发明装置在无测气计量装置的产气油井井口上推广应用，解决取消计量站后功图计产无法测气量的问题，具有极高应用价值。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明一具体实施例所述油井井下分气井口测量装置示意图。

图中，1.丝堵、2.尾管、3.螺旋片、4.一次进油液细管、5.一次进油孔、6.一次出气孔、7.出气管、8.固定筋、9.固定杆、10.振动钢片、11.连管、12.纵割板、13.横挡板、14.一级喉管、15.二级喉管、16.筛板、17.固定板、18.转换接箍、19.二次出油孔、20.二次出油管、21.泵管下接头、22.板孔、23.二次进油孔、24.二次出气孔、25.套管、26.套管阀、27.分气接头、28.套压压力变送器、29.定压单流阀、30.抽气泵、31.旋进旋涡流量计、32.旁通阀、33.单流阀、34.井口管线、35.回压阀、36.井口四通、37.小三通、38.生产阀、39.油嘴套。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。

实施例

如图1所示，所述油井井下分气井口测量装置包括：其包括井口定压降压集气装置、井下一次旋进旋涡除砂分离装置、井下二次声波切割扩压分散分离装置、井下三次重力分离进泵分气装置、地面测气收气进干混输装置；

所述井口定压降压集气装置包括套管25、井口四通36、套管阀26、分气接头27、套压压力变送器28、定压单流阀29、抽气泵30；井口四通36安装在套管25上，分气接头27分别与套管阀26、套压压力变送器28、定压单流阀29及抽气泵30连接；

井下一次旋进旋涡除砂分离装置、井下二次声波切割扩压分散分离装置、井下三次重力分离进泵分气装置依次连接并置于套管内。

所述井口定压降压集气装置作用是套管内气体经井口控制进入地面，分离出的气体经套管25、井口四通36、套管阀26、分气接头27，当套压大于定压单流阀29定压值或套压大于回压时，气体经定压单流阀29；当套压小于定压单流阀29定压值或套压小于回压时，气体经抽气泵30，进入地面测气收气进干混输部分。

所述井下一次旋进旋涡除砂分离装置包括丝堵1、尾管2、一次进油液细管4、出气管7；出气管7与尾管2连接；一次进油液细管4置于尾管2形成的空腔内；尾管2形成的空腔底端用丝堵1封闭。

在尾管2上对称的设有两个一次进油孔5，在出气管7与尾管2连接处设有一次出气孔6。一次进油液细管4内设有螺旋片3。

所述井下一次旋进旋涡除砂分离装置作用是对进入流体初步气液分离及除砂，井内流体进入一次进油孔5经螺旋片3分离，气体上至一次出气孔6进入出气管7，油液进入一次进油液细管4上升至井下二次声波切割扩压分散分离部分。尾管2通过固定杆9管体与连管11螺纹连接，连管11通过横挡板13管体与一级喉管14、二级喉管15管体螺纹连接，一级喉管14、二级喉管15管体通过筛板16管体与转换接箍18管体螺纹连接，转换接箍18管体与二次出油管20螺纹连接。

井下二次声波切割扩压分散分离装置包括固定筋8、固定杆9、连管11、纵割板12、横挡板13、一级喉管14、二级喉管15、筛板16；固定杆9、连管11、纵割板12、横挡板13、一级喉管14、二级喉管15、筛板16依次连接；固定杆9通过固定筋8连接在尾管2上。

固定杆8上设有若干振动钢片10；振动钢片10与固定杆9竖直方向呈45°角，分布在固定杆9两侧。

所述二次声波切割扩压分散分离装置作用是对一次分离的流体进行防垢防蜡、切割细分降粘、扩压分解分气，一次分离的流体经过振动钢片10、连管11、纵割板12、横挡板13进入一级喉管14、二级喉管15，再经筛板16上升至井下三次重力分离进泵分气部分。

所述井下三次重力分离进泵分气装置包括固定板17、转换接箍18、二次出油管20、泵管下接头21；固定板17管体通过转换接箍18管体连接筛板16管体，固定板17与二次出油管20连接，二次出油管20与泵管下接头21连接，泵管下接头21与上部管泵螺纹连接。

所述固定板17上设有若干板孔22，出气管7与固定板17连接，在连接口附近设有二次进油孔23、二次出气孔24；二次出油管20上设有二次出油孔19。

所述井下三次重力分离进泵分气装置作用是对二次分离的流体再分离，保证液体内含气量接近“零”，二次分离的流体板孔22、二次进油孔23再分离，分离出的液体经、二次出油孔19、二次出油管20上升进抽油泵，分离出的气体二次出气孔24进入出气管7进入井口定压降压集气部分。

地面测气收气进干混输装置包括旋进旋涡流量计31、旁通阀32、单流阀33、井口管线34、回压阀35、油嘴套39、生产阀38、小三通37；旋进旋涡流量计31通过管线分别与定压单流阀29、抽气泵30、旁通阀32、单流阀33连接；旁通阀32通过管线还分别与定压单流阀29、抽气泵30、单流阀连接33，单流阀33与井口管线34连接；小三通37与井口四通36连接，小三通37、生产阀38、油嘴套39、井口管线34依次连接，井口管线34还与回压阀35连接。

所述地面测气收气进干混输装置作用是计量回收经井口定压降压集气部分后的气体，经定压单流阀29或抽气泵30的气体，经旋进旋涡流量计31、或旁通阀32、单流阀33进入井口管线34收气。经二次出油管20的液体上升进抽油泵，经井口四通36、小三通37、生产阀38、油嘴套39、井口管线34、回压阀35进入地面集油管线。

实施例2

实施例1所述装置的使用方法：在生产过程中，原油经尾管2进入井下一次旋进旋涡出砂分离装置后，依次经螺旋片3、一次分离的油水进进油液细管4、一次分离的气进出气管7，一次分离的油水依次进振动钢片10、连管11、纵割板12、横挡板13、一级喉管14、二级喉管15、筛板16、转换接箍18、二次分离的油水进二次出油孔19、二次分离的气进二次出气孔24。二次分离的油水经二次出油孔19进抽油泵，依次经井口四通36、小三通37、生产阀38、油嘴套39进井口管线34，再经回压阀35外输。二次分离的气经二次出气孔24并与一次分离的气混合共同进出气管7，依次经套管25、套管阀26、分气接头27、套压压力变送器28、定压单流阀29、抽气泵30、旋进旋涡流量计31或旁通阀32、单流阀33进井口管线34外输。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种油井井下分气井口测量装置，其特征在于，其包括井口定压降压集气装置、井下一次旋进旋涡出砂分离装置、井下二次声波切割扩压分散分离装置、井下三次重力分离进泵分气装置、地面测气收气进干混输装置；

所述井口定压降压集气装置包括套管、井口四通、套管阀、分气接头、套压压力变送器、定压单流阀、抽气泵；井口四通安装在套管上，分气接头分别与套管阀、套压压力变送器、定压单流阀及抽气泵连接；

井下一次旋进旋涡出砂分离装置、井下二次声波切割扩压分散分离装置、井下三次重力分离进泵分气装置依次连接并置于套管内；

地面测气收气进干混输装置与井口四通阀连接；

所述井下一次旋进旋涡出砂分离装置包括丝堵、尾管、一次进油液细管、出气管；出气管与尾管连接；一次进油液细管置于尾管形成的空腔内；尾管形成的空腔底端用丝堵封闭；

井下二次声波切割扩压分散分离装置包括固定筋、固定杆、连管、纵割板、横挡板、一级喉管、二级喉管、筛板；固定杆、连管、纵割板、横挡板、一级喉管、二级喉管、筛板依次连接；固定杆通过固定筋连接在尾管上；

井下三次重力分离进泵分气装置包括固定板、转换接箍、二次出油管、泵管下接头；固定板通过转换接箍连接筛板，固定板与二次出油管连接，二次出油管与泵管下接头连接；

地面测气收气进干混输装置包括旋进旋涡流量计、旁通阀、单流阀、井口管线、回压阀、油嘴套、生产阀、小三通；旋进旋涡流量计通过管线分别与定压单流阀、抽气泵、旁通阀、单流阀连接；旁通阀通过管线还分别与定压单流阀、抽气泵、单流阀连接，单流阀与井口管线连接；小三通与井口四通连接，小三通、生产阀、油嘴套、井口管线依次连接，井口管线还与回压阀连接；

一次进油液细管内设有螺旋片，固定杆上设有若干振动钢片；

固定板上设有若干板孔，出气管与固定板连接，在连接口附近设有二次进油孔、二次出气孔；二次出油管上设有二次出油孔。

2.根据权利要求1所述油井井下分气井口测量装置，其特征在于，在尾管上对称的设有两个一次进油孔，在出气管与尾管连接处设有一次出气孔。

3.根据权利要求1所述油井井下分气井口测量装置，其特征在于，振动钢片与固定杆竖直方向呈45°角，分布在固定杆两侧。

4.根据权利要求1～3任一项所述油井井下分气井口测量装置，其特征在于，尾管通过固定杆管体与连管螺纹连接，连管通过横挡板管体与一级喉管、二级喉管管体螺纹连接，一级喉管、二级喉管管体通过筛板管体与转换接箍管体螺纹连接，转换接箍管体与二次出油管螺纹连接。