插装式防冻堵套管气回收装置的研制与应用

王曼 晏耿成 覃川 蒋守强 程颢

（1.长庆油田分公司油气工艺研究院；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室；3.长庆油田分公司第一采油厂）

1 结构及工作原理

目前，国内油田油井井口套管气回收工艺主要采用地面回收技术，主要是井口定压阀集气混输[1-7]。随着轻烃回收的需求深入，直读防冻定压套气阀现场推广应用过程中，还存在问题：冬季气量大时低温冻堵现象仍存在，且不能完全回收伴生气的问题。

新研制的插装式防冻堵套管气回收装置创新设计了浸入式原油保温防冻堵结构、刻度套加调压帽的直读式调压结构。装置前端单向阀通过高压软管连接进气管线，后端定压放气阀直接插装在生产流程的三通处，定压放气阀全部浸入原油中。套管气通过进气管线进入单向阀，继而进入定压放气阀的进气腔，当压力达到设定压力时即推动调压活塞，开启排气孔，套管气直接进入生产流程中。本装置安装在油井井口生产流程中工作，单向阀可阻止原油返流进套管，从而实现了气液分离，进而完全解决气体释放时吸热及冬季冻堵问题。其结构[8]如图1所示。

图1 插装式防冻堵套管气回收装置结构图

2 使用过程

该装置在实际生产过程中定压放气阀插装固定在油管中，可达到伴热防冻的作用。该装置中定压放气阀工作前须设定一压力值，即转动调压帽，带动压力传导体和进气腔体上下移动，压缩调压弹簧，通过调压活塞调节排气孔压力，压力直接显示在刻度套上，压力设定完成。当气体通过单向阀进入进气腔且压力大于设定压力时即推动调压活塞向下移动，开启排气孔，直接将套管气混输到油管中，完全回收套管气。定压放气阀可借助现场原油的热量伴热，阀座装在调压活塞上方的套装方式，使得定压放气阀开启排气的同时排出凝结水，从而完全解决气体释放时吸热及冬季冻堵问题，同时单向阀能够防止原油流入套管。

3 技术特点

1）针对气液分离式套管气回收装置研制与应用在冬季气量大时仍然存在低温冻堵的现象，重新设计定压放气阀的气路结构及弹簧的可压缩距离[9]。将阀座装在阀杆上方，定压放气阀柱塞离开阀座下行排气孔开启，同时排出凝结水，冷凝水不易在气路中聚集，防止结冰冻堵；并且将弹簧的可压缩距离由原来的1.6 mm 增至2.4 mm，当气路开启时，排气孔排量增大，减小了气量较大排气时的温降效应。

2）将单向阀与定压放气阀连接，直接插装在井口四通处，定压放气阀全部浸入原油，因天然气膨胀而导致的降温效应被采出的原油余温削减，不易发生冻堵。

3）采用插入式总成设计，装置与套管头连接使用高压软管线，安装、维修时无需动火，适用于新老井流程。

4 现场应用

2018年以来，在长庆油田推广应用插装式防冻堵套管气回收装置9 130 套回收井口伴生气，部分现场应用情况见表1，该装置降低了环境污染，减少了能源浪费，具有良好的经济效益和社会效益。以长庆油田平均单井产油量1.5 t/d，平均气油比40 m3/t，套管伴生气占2/3 估算[10]，该定压阀年可回收伴生气9446×104m3，创造经济效益1889万元。

表1 现场测试插装式防冻堵套管气回收装置应用情况

5 结论

1）插装式防冻堵套管气回收装置通过改变定压放气阀阀杆与阀座的相对位置及弹簧的可压缩距离，使得定压阀排气量较大时，在排气的同时排出凝结水；并且将定压放气阀最大程度暴露在原油中，削减因天然气膨胀而导致的降温效应，防止排气原件在冬季结冰导致冻堵，防冻堵效果良好。

2）插装式防冻堵套管气回收装置使用机械方式显示压力，不但降低了生产成本，也使套管气回收装置的安装、管理、维护难度减小。

3）插装式防冻堵套管气回收装置与套管头连接采用高压软管，安装、维修时无需动火；适用于新老井流程，能够达到隐患治理和回收优质资源的目的。