维普资讯 http://www.cqvip.com 石 油一机械 ４４一 ＣＨＩＮＡ ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ ２００８年 第３６卷 第５期 ．．应用技术 超深井高气油比复合举升技术研究与应用 王民轩 （胜利油田分公司采油工艺研究院） 摘要针对超深井高气油比油藏的生产问题，研究了复合举升技术。该技术在目前机采技术 的基础上，把电潜泵和柱塞泵同时安装在同一生产管柱上，进行“接力”采油。为解决２套泵之 间的协调问题，加装了蓄能器；同时采用沉降管技术有效地分离了大部分游离气，满足了机采泵 对入口气液比的要求。试验表明，有杆泵和电潜泵之间能够协调工作，气体分离效果明显，有效 解决了超深井单一举升方式存在的技术难题，并大大降低了高气油比对泵的影响。 关键词 超深井 高气油比 复合举升 生产气油体积比为１００～１ ０００的油藏通常称 为高气油比油藏，这个气油比范围对常规机械采油 方式的工作稳定性和系统效率有极大的影响。为解 决高气油比油藏的生产问题，国外研制了２种类型 的电潜泵。一种是美国雷达电潜泵，配有专利产品 ＡＧＨ气体处理器。该处理器由潜油电动机带动， 明，国内外生产的油气分离器分离效率一般为 ４５％～６５％，电潜泵即使在泵入口处加装油气分离 器的情况下，当气体体积分数为１８％～２０％时， 就会出现严重的汽蚀现象，甚至出现气锁情况。 柱塞泵是一种容积式泵，气体的存在会使其性 能显著变差。试验研究和应用表明，抽油泵入口含 以２ Ｘ １０ ｒ／ｍｉｎ的速度高速旋转，将气体分子击碎 气体积分数在７％～８％的条件下，泵效为２８％～ ３２％；泵入口含气体积分数在１５％～１６％的条件 下，泵会很快产生气锁现象。含气体积分数的增加 会造成泵的充满度和排量系数降低，使泵的效率大 溶于水中，同时将其加压灌入泵中，有效地解决了 气体对泵的干扰，其油气分离装置已将泵吸入口的 允许气液比增大到５０％～７０％。另一种是螺旋轴 流式多相混输增压泵 』，该技术结合了离心泵和 大降低，并伴有汽蚀现象的发生，造成泵寿命降 低。不论是电潜泵还是柱塞泵，当含气体积分数增 加时，其扬程会显著降低。因此．当气油比高且动 液面深时，解决这类井的生产问题，采用高效油气 压缩机两者的工作原理及特性，是在结构上介于两 者之间的一种新型多相混抽泵。国内在高气油比举 升技术的研究方面还处于起步阶段，生产上却对这 类技术提出了应用要求。在一些油田，气油比高， 动液面深，国内目前的机采技术下，泵深度不能满 分离技术把含气体积分数降到７％～８％以下，再 加两级复合举升泵提高扬程是可行途径。 足生产要求。针对这一情况，在现有机械技术基础 上，通过复合技术配套，解决了超深井高气油比油 藏的举升难题。 技术方案、原理与特点 １．技术方案、原理 技 术 分 析 国内外大量试验研究表明，当离心泵入口气体 高气油比复合举升管柱主要由电潜泵机组、沉 降管、柱塞泵和蓄能器组成，结构如图１所示。 电潜泵机组在井下安装，自上而下分别是离心 体积分数为７％一８％时，离心泵的最高效率将在 １０％以下；当离心泵入口气体体积分数增大到 泵、分离器、保护器、潜油电动机。在保护器上安 装沉降管，把分离器和离心泵包围在其巾，沉降管 １０％左右时，离心泵将产生气锁。模拟试验研究证 下端与分离器底座密封联接，使井液不能直接进入 基金项目：中国石油化工股份有限公司科技攻关项目“超深井举升采油工艺技术研究”（Ｐ０５０４４）。 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８年 第３６卷第５期 王民轩：超深井高气油比复合举升技术研究与应用 －－——４５－－—— 分离器吸人口；沉降管上部敞开，这样井液就从沉 降管的上部开口进入沉降管与离心泵外壳所形成的 沉降室，井液流向在沉降管内为自上而下。沉降管 与离心分离器形成了三级复合油气分离器。 图１ 复合举升管柱结构示意图 １一；２一抽油杆；３－－套管；４一柱塞泵；５ 一蓄能器；６一电缆；７一沉降管；８一离心泵； ９一离心分离器；１Ｏ一保护器；１１一潜油电动机 （１）减压分离 含气流体在沉降管外向上流 动过程中压力降低使溶解气析出。同时，原来的游 离小气泡体积增大，气泡所受浮力增加，向上运动 的加速度也相应增加，因产生速度差异而分离。 （２）重力分离 液体自沉降管上端进入，沿 其内壁下行。由于气体和液体的密度相差很大，加 之同时存在的气泡所受浮力，在向下流动的过程中 气体和液体之间存在着速度差，部分气体便向上流 动而溢出沉降管。 （３）离心分离 流体进入离心分离器，由于 气液密度差异产生离心分离。为防止气体和井液混 合重新进入分离器，在分离器排气孔处，用专门设 计的排气管与之相连，将气体引到沉降管上部。 通过上述三次气体分离，进入离心泵中流体的 气液比就会显著降低，从而能使离心泵正常运转。 为使气体在沉降管中更多地分离出来，可增加沉降 管的长度，同时减小沉降管内的外径尺寸，这 样沉降管与之间的环形空间面积增大，井液向 下的流速降低，有利于气体溢出。室内试验证明， 通过以上措施，电潜泵处的气液比由原来的不超过 ３Ｏ％上升到８Ｏ％，泵也可以正常工作。 离心－Ｉ泵是连续抽油泵，而柱塞泵是非连续抽油 泵，为解决这一矛盾，加装了蓄能器，这样既可以 减小柱塞泵人口处的压力波动，还可以保证柱塞泵 的吸人充满度。蓄能器是在柱塞泵外加装的一层套 管，其下部连接电潜泵管柱，上端与柱塞泵出口油 管相连且密封，柱塞泵下在这层套管内生产。蓄能 器内容积基于对２套泵的排量确定，蓄能器与柱塞 泵之间环空内的气体起到２套泵的生产协调作用。 ２．技术特点 （１）举升管柱在已有电潜泵和柱塞泵的基础 上配套而成，技术基础成熟，配套后可行性强。 （２）运用沉降管与分离器组合，大幅度地提 高了油气分离效果，技术相对简单，可靠性高。 现 场 试 验 为验证柱塞泵一电潜泵复合举升工艺技术在超深 井条件下的适应性，在室内研究与试验的基础上， 自２００６年４月以来，在胜利油田河口、临盘采油厂 做了３井次的现场试验，施工成功率达１００％（见 表１）。试验中，有杆泵和电潜泵之间能够协调工 作，气体分离效果明显，使３口原来不能正常生产 的井恢复了生产，并显著提高了产量。 表１现场试验井数据 结 论 （１）超深井高气油比复合举升技术有效地解 决了超深井单一举升方式泵挂浅、漏失量大、气油 比高、泵效低等技术难题，降低了高气油比对泵的 影响，取得了较好的经济效益和社会效益。 （２）技术原理可行，管柱结构简单，工艺可 靠，为高气油比超深井生产增添了一项新技术。 参考文献 ［１］ 薛承瑾，杜广义，戴相富，等．人工举升最新技术 综述（ＩＩ）．石油机械，２００３，３１（１）：４２—４５． ［２］ 薄启炜，张琪，林博，等．螺旋式井下油气分 离器设计与分析．石油机械，２００３，３１（１）：８—１０． 作者简介：见本刊２００８年第３期。 收稿日期：２００８—０１—２１ （本文编辑南丽华）
