油井套管定压放气防喷装置在采油井上的应用

张 莉，罗天娥，张 霞

（玉门油田分公司老君庙采油厂，甘肃酒泉 735200）

1 套管气

1.1 套管气定义

套管气是油层中伴随石油一起逸出的气体，部分溶于石油中的天然气。其主要成分为甲烷、乙烷，还含有少量易挥发的液态烃及微量的二氧化碳、氮、硫化氢等杂质。可以制取甲醇、乙二醇、醋酸、乙烯、丙烯等化工原料或用作燃料。

1.2 套管气的控制原则

（1）供液能力大于深井泵的抽吸能力、动液面较高的油井，功图正常充满系数高的油井，套压应高控；

（2）供液能力小于深井泵的抽汲能力、动液面较低的油井，功图显示供液不足的抽油井，套压应低控；

（3）供液能力与深井泵的抽汲能力相匹配时，考虑深井泵不受气体影响为原则，保证合理的沉没度，合理控制。

2 控制套管压力存在的制约生产问题

2.1 常规控制套管压力存在的问题

图1 控制套管压力存在的制约生产问题

如图1所示，常规式控存在诸多问题制约生产。目前常用的套管气控制方式是通过打开油井套管闸门，通过压力表来合理地控制套管气。部分井井底伴生气压力过高，待控制合理套管压力时，所需时间较长。因控制好压力后，关闭套管闸门。由于套管阀门的关闭，伴生气出口通道被堵，造成套管压力的再升高，现场试验证明，该套管压力控制方法效果不佳。

对于套管压力过高的油井，常用持续打开套管闸门放伴生气的方式。这种操作方法对抽油泵的生产状态要求较高，即游动凡尔和固定凡尔与凡尔座接触严密，若出现凡尔球与凡尔球座接触不严密，套管压力落零后，套管液面会上升，会造成原油从套管流出，影响油井的正常生产。

2.2 总体思路

对控制套管压力各个环节进行深入研究，找出存在问题，加以解决。存在问题见表1。

表1 存在的问题

3 套管定压放气改进思路及方案实施

3.1 压力控制部分

垂直设置一个圆柱形的下空腔1，在下空腔1内设置凡尔球2，在凡尔球2上部设置压簧3，在下空腔1底部设置连接口4，连接口4外端通过螺纹与井口套管密封连接，在下空腔1顶部设置若干个通孔5（见图2）。

其特征是：通过调节弹簧的参数，即弹簧丝直径、弹簧圈直径、有效圈数、弹簧总长来设置压力控制部分。

图2 压力控制部分改造方案

3.2 气体排放部分

在若干个通孔5上垂直设置一个圆柱形的内腔6，在该内腔6内设置一个直径小于内腔直径、密度小于原油密度的浮球7，并使该浮球7在该内腔6内上、下自由移动，在该内腔6顶端设置一个排气口8，并在内腔6外设置一个圆柱形的外腔9，在内腔6侧壁的中、下部位置设置若干侧气孔10。

3.3 套管防喷部分

套管防喷改造见图3。

图3 套管防喷改造

排气时：浮球7位于内腔6的下部，气体经连接口4进入下空腔1并顶开凡尔球2经若干个通孔5进入内腔6，再经过浮球7下方的侧气孔10进入外腔9，再从浮球7上方的侧气孔10进入内腔6，然后从排气口8排出。

当气体中含有原油时，浮球7浮起，顶住排气口8，原油不会被喷出。所述的浮球7为塑料材质，凡尔球为钢制。

3.4 套管定压放气防喷阀在采油树上的安装及应用

打开套管闸门，气体进入下空腔，在气压的作用下气体顶起凡尔球上升，接触压簧后，通过通孔进入内腔，顶起浮球后，气体由排气阀排出。

当套管气中伴生有液体时，浮球会随着液面上升而上升，当达到排气口时，会密封排气口，防止液体排出，气体由侧气孔排出，从而达到放气、防喷的作用。

4 应用效果

套管定压放气防喷装置是井口装置的重要部分，安装在井口采油树套管上。

其主要功能有两个：

1）调节套压。通过调节套管定压放气防喷装置的弹簧装置，控制套管压力，使油井处于一个合理的生产压差。将油套环空中的大部分气体释放出来，降低气体对抽油泵的影响，提高泵效。

2）防喷作用。防止动液面上升产生的套喷现象，造成环境污染。应用效果见表2。

表2 该装置在玉门油田部分井上的应用效果

套管定压放气防喷装置在部分油井上试用，均起到了较好的效果，通过控制套管气，油井产油量均有提高。

5 技术创新点

1）合理控制套管气，提高了泵的充满系数。

2）解决了套管压力控制难度大的问题。

3）安装套管定压放气防喷装置后，无需在每日巡井过程中在井口等待放气。

4）合理控制套管气，解决了油井“气锁”的问题。

5）减小了员工的劳动强度。

6）杜绝了环境污染，彻底解决了因抽油泵工作不正常导致的套喷问题。