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一種套管氣回收裝置及其管柱和使用方法與流程

文檔序號:42275239發(fā)布日期:2025-06-27 18:08閱讀:8來源:國知局

本發(fā)明涉及油田氣體回收,具體地說是一種套管氣回收裝置及其管柱和使用方法。


背景技術(shù):

1、油田套管伴生氣是伴隨原油共生的,是原油中富含的可燃?xì)怏w,隨原油同時采出,在油井生產(chǎn)過程中,當(dāng)井底壓力低于原油飽和壓力時,天然氣便從原油中分離出來。分離出的天然氣一部分隨液流進(jìn)入抽油泵泵腔而采出,一部分進(jìn)入到油套環(huán)形空間,形成套管氣,在上部形成具有一定壓力的氣柱。在實際生產(chǎn)中,為了防止套壓過高造成抽油泵沉沒度過低,需要定期釋放套管氣以減小氣體對抽油泵的影響,使抽油泵保持一定的沉沒度和生產(chǎn)壓差,從而達(dá)到提高泵效增加產(chǎn)量的目的。在當(dāng)時沒有嚴(yán)格的外供氣任務(wù),也不具備天然氣儲存條件情況下,高氣油比井放套管氣生產(chǎn),不失為油井挖潛增效的可取手段。但隨著油田對天然氣生產(chǎn)的日益重視及環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng),放空套管氣的損失和危害逐步顯現(xiàn)出來。

2、由于油井伴生氣除了含有輕烴外,還經(jīng)常含有水分、一氧化碳、硫化氫、氮、氦、機(jī)械雜質(zhì)等危害性很大的非烴類化合物,在井口很難處理,以前通常將石油伴生氣放空,散發(fā)的油氣污染當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境。認(rèn)識到伴生氣就地放空對環(huán)境的破壞后,各級企業(yè)對于排放量大的氣體均采用燃燒后排放的方式,但燃燒后產(chǎn)生的co2、co、硫化物等,不但污染大氣,更重要的是浪費了不可再生的清潔資源,形成了惡性循環(huán),回收這部分套管氣不但能夠減少對環(huán)境的污染,還能有效地利用這部分套管氣,達(dá)到節(jié)能的效果。所以從油田開發(fā)遠(yuǎn)景考慮,將伴生氣綜合回收利用是達(dá)到人與自然和諧發(fā)展和企業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的最佳選擇。

3、目前在國內(nèi)比較常用的套管氣回收裝置主要有定壓式套管氣回收裝置、增壓式套管氣回收裝置等。定壓式套管氣回收裝置也稱為定壓放氣閥,相當(dāng)于在油井套管上安裝了一個安全閥,根據(jù)油井的回壓大小調(diào)好開啟壓力,當(dāng)溢出的套管氣在環(huán)空聚集壓力超過設(shè)定值時便泄放到單井集輸管道中輸送到處理站,避免了放空造成的環(huán)境污染及資源浪費。定壓放氣閥具有結(jié)構(gòu)簡單、維修方便的優(yōu)勢。增壓式套管氣回收裝置采用壓縮機(jī)將套管內(nèi)的套管氣壓縮后注入生產(chǎn)流程,與定壓式套管氣回收裝置相比,此方法可使套管壓力降低至更小的壓力。

4、這兩種常用的套管氣回收方法都有其應(yīng)用局限性,由于生產(chǎn)流程具有一定的回壓,只有當(dāng)套管內(nèi)的壓力大于回壓時,定壓式套管氣回收裝置才起作用,致使套管內(nèi)仍一直保持一定的壓力;而增壓式套管氣回收裝置投資成本大,管理維護(hù)復(fù)雜,且能耗大。

5、公開(公告)號:cn215108858u,公開了一種低液量油井套管氣回收系統(tǒng),該系統(tǒng)包括射流回收器,還設(shè)有進(jìn)液管、液體穩(wěn)壓器、增壓泵、氣液穩(wěn)壓器和收氣管線,氣液穩(wěn)壓器連接在射流回收器的上端;進(jìn)液管的一個管口與液體穩(wěn)壓器的進(jìn)液口連接并經(jīng)液體穩(wěn)壓器的出液口依次與泵機(jī)組控制閥、增壓泵、排液管線和氣液穩(wěn)壓器連接;液體穩(wěn)壓器的排氣口通過收氣管線依次與四通接頭、穩(wěn)壓管線和氣液穩(wěn)壓器連接;射流回收器的負(fù)壓腔通過單流閥和管線與套管閥門連接;四通接頭兩側(cè)的接口分別與射流回收器的擴(kuò)散管以及取樣閥連接。

6、該現(xiàn)有技術(shù)為增壓式套管氣回收裝置,存在投資成本大,管理維護(hù)復(fù)雜,且能耗大的問題。

7、公開(公告)號:cn213018870u,公開了一種井組用伴生氣回收裝置,屬于油田生產(chǎn)配套設(shè)備。該伴生氣回收系統(tǒng)包括壓縮氣缸、進(jìn)氣管線、出氣管線、緩沖罐和并氣管線,其中:并氣管線通過套管采集多個采油井中的伴生氣、并將伴生氣存儲在緩沖罐中,壓縮氣缸的進(jìn)氣口通過進(jìn)氣管線連通緩沖罐,壓縮氣缸的出氣口通過出氣管線連通井組輸油管線、將伴生氣加壓回收。

8、該現(xiàn)有技術(shù)為增壓式套管氣回收裝置,存在投資成本大,管理維護(hù)復(fù)雜,且能耗大的問題。

9、公開(公告)號:cn116838291a,公開了一種套管氣降壓回收裝置,涉及油井套管氣回收技術(shù)領(lǐng)域,包括底座,底座的上方設(shè)置有油井套管,且油井套管固定鑲嵌于底座的上表面,油井套管的頂端固定連通有兩個出油管,油井套管的內(nèi)部安裝有抽油桿。它能夠通過底座、油井套管、出油管、抽油桿、出氣管、氣缸殼體、套管氣回收組件、吸氣組件以及排氣組件之間的配合設(shè)置,抽油機(jī)帶動抽油桿向上移動,利用套管氣回收組件,能夠使得套管氣通過吸氣組件進(jìn)入到氣缸殼體的內(nèi)部,抽油機(jī)帶動抽油桿向下移動,使得套管氣通過排氣組件排入至出油管的內(nèi)部進(jìn)行回收,能夠避免套管氣造成抽油泵充滿系數(shù)過低避免造成抽油泵發(fā)生氣鎖,能夠保證油井的產(chǎn)液量。

10、該現(xiàn)有技術(shù)利用抽油桿運(yùn)動作為回收套管氣裝置的驅(qū)動力,但存在占用井口空間,影響井口其它設(shè)備安裝的問題,還存在冬季容易出現(xiàn)凍堵的問題。

11、總之,以上公開技術(shù)的技術(shù)方案以及所要解決的技術(shù)問題和產(chǎn)生的有益效果均與本發(fā)明不相同,針對本發(fā)明更多的技術(shù)特征和所要解決的技術(shù)問題以及有益效果,以上公開技術(shù)文件均不存在技術(shù)啟示。


技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷,本發(fā)明的目的是提供一種套管氣回收裝置及其管柱和使用方法,實現(xiàn)套管氣的有效收集和利用。

2、為了達(dá)成上述目的,本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:

3、一種套管氣回收裝置,包括柱塞管、外筒,所述柱塞管設(shè)置在外筒中,所述柱塞管分為大柱塞、小柱塞,所述大柱塞套裝在小柱塞上,所述外筒內(nèi)壁設(shè)置有小柱塞密封座,所述小柱塞插入小柱塞密封座;所述外筒、小柱塞密封座、大柱塞之間為氣腔,所述外筒在氣腔設(shè)置有進(jìn)氣總成;所述大柱塞設(shè)置有出氣單元。

4、進(jìn)一步地,外筒在氣腔區(qū)域設(shè)置有進(jìn)氣口,所述進(jìn)氣總成設(shè)置在外筒外壁,并與進(jìn)氣口連接;

5、具體地,所述進(jìn)氣總成包括進(jìn)氣總成外殼、進(jìn)氣口底管;

6、具體地,所述進(jìn)氣口底管中心設(shè)置有第一進(jìn)氣通道;

7、具體地,所述進(jìn)氣總成外殼開設(shè)有軸向貫通的第二進(jìn)氣通道,所述進(jìn)氣口底管與第二進(jìn)氣通道下端連接;

8、具體地,所述第二進(jìn)氣通道中,在進(jìn)氣口底管上方設(shè)置有第一凸臺,所述進(jìn)氣口底管與第一凸臺之間設(shè)置有進(jìn)氣口凡爾座;

9、具體地,所述進(jìn)氣口凡爾座上方安裝有進(jìn)氣凡爾,所述進(jìn)氣凡爾上方安裝有進(jìn)氣回復(fù)彈簧,所述進(jìn)氣總成外殼上端設(shè)置有進(jìn)氣口壓蓋,使進(jìn)氣回復(fù)彈簧處于壓縮狀態(tài);

10、具體地,所述進(jìn)氣回復(fù)彈簧上頂進(jìn)氣口壓蓋、下頂進(jìn)氣凡爾,使進(jìn)氣凡爾坐于進(jìn)氣口凡爾座;

11、具體地,所述進(jìn)氣總成外殼在進(jìn)氣口凡爾座上方設(shè)置有第三進(jìn)氣通道,將氣腔與第二進(jìn)氣通道連通。

12、進(jìn)一步地,所述進(jìn)氣口凡爾座與第二進(jìn)氣通道內(nèi)壁之間、進(jìn)氣口壓蓋與進(jìn)氣總成外殼之間通過進(jìn)氣密封件密封。

13、進(jìn)一步地,所述出氣單元包括出氣通道、出氣口底管;

14、具體地,所述出氣口底管設(shè)置在出氣通道下端,所述出氣通道通過出氣口底管與氣腔連通;

15、具體地,所述出氣口底管上方設(shè)置有第二凸臺,所述出氣口底管與第二凸臺之間設(shè)置有出氣口凡爾座;

16、具體地,所述出氣口凡爾座上方設(shè)置有出氣凡爾,所述出氣凡爾上方設(shè)置有出氣口回復(fù)彈簧,所述出氣通道設(shè)置有出氣口壓蓋,使出氣口回復(fù)彈簧處于壓縮狀態(tài);

17、具體地,所述出氣口回復(fù)彈簧上頂出氣口壓蓋、下頂出氣凡爾,使出氣凡爾坐于出氣口凡爾座中;

18、具體地,所述出氣口壓蓋上開設(shè)有出氣孔,使出氣通道與上方連通。

19、進(jìn)一步地,所述出氣口壓蓋與大柱塞之間、出氣口凡爾座與出氣通道之間通過出氣密封件密封;

20、具體地,所述出氣單元設(shè)置至少兩個,且沿大柱塞周向均勻設(shè)置;

21、具體地,所述至少兩個出氣單元中的所有出氣口壓蓋一體制成,通過螺紋與大柱塞連接。

22、進(jìn)一步地,所述小柱塞為空心結(jié)構(gòu),中心形成原油的油流通道;

23、具體地,所述小柱塞上端設(shè)置有出油口、下端部設(shè)置有進(jìn)油口;所述小柱塞的長度大于抽油泵的生產(chǎn)沖程;

24、具體地,所述大柱塞與外筒之間設(shè)置有至少兩個大柱塞密封件,所述大柱塞密封件為剛性密封環(huán)或軟密封;

25、具體地,所述小柱塞密封座與小柱塞之間設(shè)置有至少兩個小柱塞密封件,所述小柱塞密封件為剛性密封環(huán)或軟密封;

26、具體地,所述外筒上端、下端均設(shè)置有油管接箍;

27、具體地,所述小柱塞上端設(shè)置有抽油桿接箍,用以與上部抽油桿連接,所述小柱塞下端設(shè)置抽油桿螺紋,用以與下部抽油桿連接;

28、具體地,所述大柱塞和小柱塞一體化制造,或通過螺紋連接。

29、進(jìn)一步地,所述小柱塞密封座設(shè)置在大柱塞下方或上方。

30、為了達(dá)成上述目的,本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:

31、一種套管氣回收裝置的應(yīng)用管柱,包括套管、油管、抽油桿,所述油管設(shè)置在套管中,所述油管自下而上依次設(shè)置絲堵、篩管、抽油泵、一種套管氣回收裝置;

32、所述抽油桿設(shè)置在油管中,下端與抽油泵連接;

33、所述一種套管氣回收裝置的外筒通過油管接箍與油管連接,所述一種套管氣回收裝置的小柱塞通過抽油桿接箍與抽油桿連接,位于外筒中。

34、為了達(dá)成上述目的,本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:

35、一種套管氣回收裝置的使用方法,包括以下步驟,將裝置安裝到油管上,下入井中:

36、a1、使氣腔容積增大,壓力減小,當(dāng)套管內(nèi)氣體的壓力大于氣腔內(nèi)的壓力,并克服進(jìn)氣口回復(fù)彈簧時,進(jìn)氣凡爾打開,套管氣經(jīng)進(jìn)氣口底管、進(jìn)氣口凡爾座、進(jìn)氣口通道進(jìn)入氣腔中;

37、a2、使氣腔容積減小,壓力增大,進(jìn)氣凡爾在進(jìn)氣口回復(fù)彈簧作用下關(guān)閉;當(dāng)氣腔內(nèi)的壓力大于大柱塞上部的液柱壓力,并克服出氣口回復(fù)彈簧時,出氣口凡爾打開,氣腔內(nèi)的氣體經(jīng)出氣口底管、出氣口凡爾座、出氣口壓蓋后,進(jìn)入油管內(nèi)部;

38、a3、套管氣回收裝置下部的原油經(jīng)進(jìn)油口、大柱塞和小柱塞的油流通道、出油口,進(jìn)入套管氣回收裝置上部的油管中。

39、在本發(fā)明的一個實施例中:

40、a、將小柱塞密封座設(shè)置在大柱塞下方時,

41、抽油桿上行,大柱塞隨抽油桿上行時,會使氣腔容積增大;

42、抽油桿下行,在自重作用下抽油桿帶動大柱塞下行時,會使氣腔容積減小;

43、在本發(fā)明的一個實施例中:

44、b、將小柱塞密封座設(shè)置在大柱塞上方時,

45、抽油桿下行,在自重作用下抽油桿帶動大柱塞下行時,會使氣腔容積增大;

46、當(dāng)抽油桿上行,大柱塞隨抽油桿上行時,會使氣腔容積減小。

47、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:

48、1、利用油井桿柱自重載荷壓縮氣體,無需額外能量,更節(jié)能;

49、2、通過壓縮方式收集套管氣,套管內(nèi)的壓力不受回壓影響,套壓可降低至回壓以下;

50、3、將套管內(nèi)的氣體壓縮至油管內(nèi),有效降低井液密度,同時隨著油管內(nèi)油流上升及壓力降低,氣體膨脹,具有氣舉作業(yè),可有效減低舉升能耗,改善油井舉升工況;

51、4、壓縮氣體的行程在油井沖程內(nèi)可調(diào),且較地面套管氣收集裝置行程大,效率高;

52、5、套管氣在井下實現(xiàn)回收,解決套管氣地面收集冬季出現(xiàn)的凍堵問題。

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