電泵井套管氣回收射流裝置的研制與應(yīng)用

劉攀

摘 ?要：針對(duì)電泵井生產(chǎn)中在油套環(huán)行空間伴生的天然氣，從套管四通排出，天然氣主要成分烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般有硫化氫、二氧化硫、二氧化碳、氮和水氣和少量一氧化碳，甲烷是一種溫室氣體，它造成的溫室效應(yīng)要比二氧化碳還要大，因此更能加劇全球氣溫的升高，進(jìn)而引發(fā)一系列問(wèn)題，硫化氫、二氧化硫如果排放過(guò)多的話(huà)會(huì)形成局部地區(qū)的酸雨， 造成建筑物損害、 植物土壤的酸化、 危害河水中的生物等。該裝置利用套管氣回收射流裝置的工作原理使其在套管四通處產(chǎn)生負(fù)壓將套管氣吸入進(jìn)入油井輸油管線(xiàn)，既避免天然氣外排影響大氣環(huán)境，又保證電泵井正常生產(chǎn)和實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)回收創(chuàng)造效益。

關(guān)鍵詞：電泵生產(chǎn);套管氣;套管氣回收射流裝置;天然氣回收

一、 引言

在電泵井生產(chǎn)過(guò)程中，地層內(nèi)的油、水、氣混合流體通過(guò)電泵機(jī)組提送到地面，混合流體在經(jīng)過(guò)井下分離器時(shí)產(chǎn)生天然氣進(jìn)入油管與套管的環(huán)形空間，這部分天然氣被稱(chēng)為電泵井套管氣，產(chǎn)生的套管氣經(jīng)過(guò)套管四通不經(jīng)回收排入大氣或被不法分子引出燃燒，一是套管氣白白損失造成資源浪費(fèi)，二是套管氣或未經(jīng)處理的套管氣燃燒產(chǎn)生危害較大的物質(zhì)進(jìn)入大氣破壞大氣環(huán)境，為此我們?cè)O(shè)計(jì)套管氣回收射流裝置，在不借助或少借助任何外在設(shè)備的前提下、在較小的壓力作用下利用射流裝置的工作原理將油套環(huán)形空間的套管氣收集到正常使用的油井管線(xiàn)中，降低大氣環(huán)境污染，并且實(shí)現(xiàn)天然氣能源回收再利用。

二、射流裝置的工作原理

（一）射流裝置工藝原理

射流裝置（氣液混合腔）它是由噴嘴、吸入氣室、擴(kuò)散管（或擴(kuò)壓管）三部分組成，是利用射流負(fù)壓原理發(fā)展起來(lái)的一種多用途曝氣方式。射流裝置的工作原理是油水混合液體以高的流速經(jīng)噴嘴噴出，高速流動(dòng)的油水混合液體通過(guò)吸入氣室時(shí)，會(huì)在氣室中形成真空，由進(jìn)氣管靠真空壓力從套管四通處吸入大量套管氣，套管氣進(jìn)入氣室后，在喉管處再與油水混合液體劇烈混合，形成氣液混合體，由擴(kuò)散管排出進(jìn)入油井管線(xiàn)，在整個(gè)過(guò)程中形成高效的套管氣傳遞。

（二）主要技術(shù)參數(shù)

三、應(yīng)用討論

（一）某電泵井實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

2016年1月17日在對(duì)某電泵井生產(chǎn)時(shí)的產(chǎn)量進(jìn)行調(diào)查，該井總液量為220噸/天，測(cè)得套管氣瞬時(shí)流量45方/小時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要求于2016年2月17日安裝噴嘴為14mm的套管氣回收射流裝置裝置一臺(tái)，進(jìn)口壓力為1.0MPa，出口壓力為0.8MPa，進(jìn)出口壓差為0.2MPa，安裝時(shí)的進(jìn)氣口壓力為0.2MPa，瞬時(shí)流量13-19方/小時(shí)，運(yùn)行后進(jìn)氣口壓力持續(xù)漲高最后與出口壓力持平; 后于2016年3月7號(hào)將更換為12mm噴嘴的套管氣回收射流裝置，進(jìn)口壓力為1.5MPa，出口壓力為0.95MPa，進(jìn)出口壓差為0.55MPa，瞬時(shí)流量40方/小時(shí)左右，進(jìn)氣口壓力一直保持在0.15-0.2MPa之間。在4月1號(hào)將相鄰的另一口電泵井瞬時(shí)流量25方/小時(shí)的套管氣倒進(jìn)某電泵井套管氣回收射流裝置進(jìn)行套管氣回收，此時(shí)流量計(jì)瞬時(shí)流量達(dá)到66方/小時(shí)左右，進(jìn)氣口壓力仍一直保持在0.15-0.2MPa之間。截止到2016年10月15日，累計(jì)集氣124792.2方。

（二）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比

通過(guò)某電泵井安裝不同噴嘴的套管氣回收射流裝置和不同流量的套管氣實(shí)驗(yàn)對(duì)比，我們可以發(fā)現(xiàn)進(jìn)出液口壓差越大，流速越快的電泵井回收套管氣效果越好，該套管氣回收射流裝置適用于所有的電泵井，下步在使用套管氣回收射流裝置前一定將電泵井產(chǎn)量、套管氣流量落實(shí)清楚，保證在套管氣回收射流裝置的進(jìn)出口壓差達(dá)到0.4-0.6MP安裝合適配套的套管氣回收射流裝置（電泵井可以用射流裝置代替油嘴）。

（三）討論

1、 安裝便捷

根據(jù)電泵井流量大小選擇合適的套管氣回收射流裝置，將套管氣回收射流裝置安裝在電泵井回壓閘門(mén)上方的立管上，進(jìn)液口聯(lián)接在橫管彎頭下方，出液口聯(lián)接在回壓閘門(mén)上端，負(fù)壓吸氣口一端裝上單流閥與氣表，然后再與電泵井套管四通便于聯(lián)接的一端聯(lián)接好，封閉電泵井套管四通另一端，保持正常生產(chǎn)時(shí)進(jìn)液口與出液口之間的壓差達(dá)到0.4MPa—0.6MPa，利用電泵井生產(chǎn)的流體通過(guò)噴嘴產(chǎn)生的高流速使氣室壓力降低形成負(fù)壓完成套管氣自動(dòng)吸氣效果。

2、產(chǎn)生效果

（1） 射流裝置簡(jiǎn)便，輔助設(shè)施少。僅靠射流裝置自身的作用不需要借助其他電器設(shè)備實(shí)現(xiàn)套管氣自動(dòng)回收。

（2） 自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)人盯守。該裝置安裝好后，成為井口設(shè)備的一個(gè)部件，不需要員工現(xiàn)場(chǎng)看護(hù)，只需要員工同日常巡井一樣關(guān)注井口設(shè)備有無(wú)滲漏、電泵井生產(chǎn)電流電壓是否正常即可，便于員工日常管理和操作，無(wú)需其他設(shè)備操作。

（3） ?減少員工工作量，集氣效果好。不需要員工進(jìn)行任何操作，該裝置實(shí)現(xiàn)24小時(shí)自動(dòng)回收套管氣。

（4） 套管氣密閉外輸，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)。套管氣經(jīng)過(guò)套管氣回收射流裝置負(fù)壓集氣全部進(jìn)入電泵井流程，實(shí)現(xiàn)密閉外輸，不會(huì)造成套管氣泄露，保證安全回收無(wú)污染。

（5） 應(yīng)用范圍廣，適合高液量外輸。本裝置不僅適用于電泵井套管氣回收，對(duì)于其他高液量的抽油井、需要回收氣體的高液量的管線(xiàn)（如聯(lián)合站外輸輸氣、抽油井等）都可以安裝本裝置實(shí)施集氣進(jìn)行外輸。

（6） ?投入少，經(jīng)濟(jì)效益好。本裝置投入資金少，僅需要改造一下流程，一年可回收套管氣10多萬(wàn)方，回收的套管氣可應(yīng)用于其他領(lǐng)域，產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

四、 結(jié)論

針對(duì)電泵井生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的套管氣大外排影響大氣環(huán)境的特點(diǎn)，依托現(xiàn)有的流程安裝套管氣回收射流裝置，將套管氣經(jīng)過(guò)單井管線(xiàn)輸至聯(lián)合站，能夠很好地保證潔凈環(huán)境、降低成本，該回收裝置具有無(wú)人值守、自動(dòng)運(yùn)行、突發(fā)狀況容易處理的特點(diǎn)，滿(mǎn)足油田現(xiàn)場(chǎng)管理要求，且回收工藝應(yīng)用效果好，能夠?qū)崿F(xiàn)套管氣安全回收無(wú)污染，對(duì)建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境和諧型的綠色油田具有積極意義。

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