【正文】 43 粘度對(duì)分氣效率的影響 (4)分離器長(zhǎng)度對(duì)分氣效率的影響 如圖 44 可知，隨著分離器長(zhǎng)度的增大，分氣效率提高。第四階段是流入中心管攜帶小氣泡在螺旋氣錨分離。因?yàn)榱魉僭龃?，氣體的流量增大，氣泡的直徑增大，氣泡的滑脫速度增大，氣泡通過分離器孔眼的阻力增加，從而提高了分氣效率。 [12] 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 第 4 章 影響氣錨分氣效率的結(jié)構(gòu)和參數(shù)分析 簡(jiǎn)單氣錨分氣效率因素影響 (1)流體氣液比對(duì)分氣效率的影響 氣錨分離器的分氣效率隨氣液比的變化情況如圖 41 所示。所以螺旋氣錨更適用于大產(chǎn)量高氣油比井。由式 (313)可以看出： ① 氣泡直徑愈大， 得到的 r 愈小。 積分上式，得 rdv ln182??? (311) 式中 ?——?dú)馀輳穆菪肟诘匠隹跁r(shí)所走過的角位移， rad。 (4) 氣帽長(zhǎng) 度的確定 排氣閥上下壓力差等于氣帽長(zhǎng)度的液柱壓力和氣柱壓力的差值，因此，氣帽長(zhǎng)度 1l 可表達(dá)為 1 1g100 ( )Wl f ??? ? (39) 式中 1l ——排氣閥與進(jìn)液孔之間距離 (即氣帽長(zhǎng)度 )， m； W ——排氣閥球質(zhì)量， kg； f ——排氣閥座孔面積， m2； 1? ——液體密度， kg/cm3； g? ——?dú)怏w密度， kg/cm3。 (2) 計(jì)算氣錨分離室長(zhǎng)度 為了保證在上沖程泵吸入過程中使分離室內(nèi)氣泡不帶入吸入管，分離室體積哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 至少 要等于泵一個(gè)沖程吸入體積，所以 2p2 m in 22o 1 2()DSl dD?? ? (36) 式中 min2l ——?dú)忮^分離室最小長(zhǎng)度， cm。 [11] 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 第 3 章 氣錨的設(shè)計(jì)計(jì)算方法 簡(jiǎn)單氣錨設(shè)計(jì)計(jì)算 一般簡(jiǎn)單氣錨設(shè)計(jì)需要計(jì)算以下主要參數(shù)： (1)計(jì)算氣錨外殼內(nèi)徑 D1和吸入管外徑 D2 如前所述，欲使氣錨分氣效率高，一般是取氣錨環(huán)形空間液流速度 vf 等于需要分離的最小氣泡的上浮速度 vd，也就是 vg=0。 在分離器封隔器的下部加長(zhǎng)尾管至油層中 (或頂 )部，有利于在油氣進(jìn)泵前充分利用氣體能量將油舉升至一定高度，減少油氣從井底到泵口處的滑脫損失，從而降低井底流壓。 螺旋式油氣分離器的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍 螺旋井下油氣分離器使用聚合湍流使泡沫和離心分離的原則 ,最大限度地利用套管橫截面積來(lái)降低流速的石油和天然氣進(jìn)入泵前 ， 提高 “ 回流效應(yīng) ” 的氣體。 重力分離方式是： 當(dāng)混合物的石油和天然氣液分離器的進(jìn)洞里 ， 是徑向流動(dòng)的液體 ， 氣體向上垂直速度、直徑為一個(gè)低流量區(qū)大氣泡上升到頂部的石油和天然氣分離器 ， 再?gòu)纳习l(fā)泄到外管和套管環(huán)形空間 ， 小 直徑的氣泡流區(qū)螺旋通道 ，當(dāng)液體泵在下沖程停止 ， 因?yàn)榱魉贋榱?， 所以留在分離器是泡沫的一部分通過外管和螺旋葉片 ， 螺旋葉片與通道的半圓圈中心管之間上升到頂部的分離器 ， 通過外管的頂部向外發(fā)泄和套管環(huán)形空間。因此 ，氣體 不能順利進(jìn)入油套管環(huán)形空間 ， 氣錨分氣效果差。分離后的螺旋氣體螺旋上升 ， 形成一個(gè) “ 氣頂 ” 圍繞一個(gè)防毒面具 ， 然后在形式的一個(gè)連續(xù)的空氣流入油套管環(huán)形空哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 間 ， 并含有少量的氣液 把錨從排水窗口設(shè)置 ， 以實(shí)現(xiàn)環(huán)形空間重力分離后的液體 ，重力分離從錨殼進(jìn)口通過中心管進(jìn)入泵。第一次分離后的液體從中心到螺旋管進(jìn)入螺旋流動(dòng)分離。第一次分離后的液體從中心螺 旋管進(jìn)入螺旋流道分離。直接進(jìn)入螺旋流道實(shí)現(xiàn)螺旋氣液混合物分離 ， 分離后的氣體和液體在防毒面具紀(jì)律處分。活塞 下沖 程 ， 因液體的速度為零 ， 這部分空氣泡沫將上升到錨管環(huán)形空間頂部的孔進(jìn)入哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 油套管環(huán)空。例如端口 22 38 和 828 10 井 ， 在使用新的迷宮氣錨 ， 泵效率分別為 21%和 21%， 同比增長(zhǎng) 68%和 51%， 取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。好一旦出現(xiàn)負(fù)面的下沉 ， 但通過控制套壓按油成小尾管在保持石油上升高度 ， 最終使油井產(chǎn)量仍能維持一定的時(shí)間。 (3)安 裝新型迷宮式氣錨時(shí)，有幾點(diǎn)需要注意 ： ① 新的迷宮氣錨應(yīng)該支持地面空氣溢流閥使用 ,否則效果不理想。因?yàn)樾碌拿詫m氣錨在降低采用螺旋結(jié)構(gòu) ,離心力的作用下 ， 氣泡由于低密度沿螺旋線內(nèi)側(cè)提升 ， 浮到頂部錨管環(huán)形空間通過排氣線油套環(huán)形空間 ， 和液體 相比， 因?yàn)槊芏却?， 沿橫向向下 旋轉(zhuǎn)。基本型氣錨結(jié)構(gòu)如圖 27 所示 ： 1上級(jí)外管 ； 2排氣管 ； 3閥球 ； 4氣罩 ； 5上級(jí)螺旋總成 ； 6心軸 ； 7排氣變徑接頭 ； 8鎖母 ； 9下級(jí)外管 ； 10中心管 ； 11下級(jí)螺旋總成 ； 12下級(jí)外套 圖 27 新型迷宮式 氣錨 (基本型 )簡(jiǎn)圖 這種氣錨具有以下幾個(gè)顯著的特征 ： ① 低氣錨采用螺旋結(jié)構(gòu) ,將重力分離原理的 “ 回流效應(yīng) ” 和 “ 離心效應(yīng) ” 原理的 離心力的有機(jī)結(jié)合成為一個(gè)整體 ,等于錨管長(zhǎng)度在同一區(qū)域在兩個(gè)油氣分離過程在同一時(shí)間 ； ② 更高的氣錨排氣閥可以防止由于石油套管氣壓過高使燃?xì)饬骰貧忮^的現(xiàn)象 ； ③ 降低排氣閥氣錨結(jié)構(gòu)的飛機(jī) ， 也可以作為一個(gè)止回閥 ； ④ 如果井氣液比太高或原油粘度較大 ， 基本兩級(jí)氣錨脫氣效果仍不理想氣錨 ，可以在前面的上部氣錨安 裝的一個(gè)或多個(gè)氣錨 ， 以形成任何系列的氣錨 ， 以實(shí)現(xiàn)哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 高效分離的石油和天然氣 ； 較低的外套可以設(shè)計(jì)生產(chǎn)井下沉負(fù)面程度 ,通過控制尾管和套管壓力 ,保持良好的生產(chǎn) 。也可以為低產(chǎn)井、下沉負(fù)面分離石油和天然氣井 ， 維持油井生產(chǎn)時(shí)間。 [9] 綜上所述，可以得出如下結(jié)論 ： ① 這兩種類型的氣錨將重力式氣錨和離心式氣錨有機(jī)的結(jié)合在一起 ,既吸收了很長(zhǎng)時(shí)間 ,要克服的缺點(diǎn)都單獨(dú)使用 ； ② 設(shè)計(jì)合理，性能可靠，加工容易，使用安全，分離油氣效果 比較 好，具有推廣使用 的 價(jià)值； ③ 可以滿足油田的需求點(diǎn)的生產(chǎn)技術(shù) ， 適應(yīng)性強(qiáng)。 S313 型氣錨的分氣原理如圖 26 所示，該型氣錨的分氣過程與 S312 型基本相同，也分為四個(gè)階段，只是次序有所改變 ： 第一階段是單獨(dú)的石油和天然氣在錨管環(huán) ； 第二個(gè)階段是單獨(dú)的石油和天然氣在錨管孔部分 ； 第三階段是分離的石油和天然氣在油套管環(huán)空 ； 第四階段是石油和天然氣分離在優(yōu)越的螺旋氣錨。在錨管環(huán)形空間泡沫 ， 部分的直徑較大的泡沫 ， 為浮動(dòng)利率在一定程度上 ， 是不一樣的流速的流進(jìn)了中心管 ， 不可避免的被困在錨管環(huán)形空間。當(dāng)泡沫原油流動(dòng)氣錨 ， 因?yàn)橐后w流動(dòng)方向變化的作用下石油和天然氣的密度差異 ， 一些泡沫直接產(chǎn)生油套管環(huán)空。該型氣錨 適用于 泵下面帶封隔器封上采 下 的生產(chǎn)管柱。上級(jí) 則 為螺旋氣錨，由上接頭、鋼球、球座、氣罩、上外管、螺旋總成等組成 ； 下級(jí) 則 為沉降氣錨，由錨筒、內(nèi)中心管、下接頭等組成。 [7] 雙級(jí)高效氣錨 我們知道，利用 “ 回流效應(yīng) ” 的重力分離型氣錨，當(dāng) 油井高產(chǎn) 時(shí)，由于液流的 速度大，攜帶氣泡的能力強(qiáng)，分氣效果差 ； 利用離心力的離心分離型氣錨，當(dāng)用于 低產(chǎn)油井 時(shí)，由于液流速度 較 小，產(chǎn)生的離心力小，分氣效果差。液流在其下降過程中 會(huì) 釋放出一些氣泡，通過對(duì)透明氣錨的觀察 研究 發(fā)現(xiàn)，小氣泡實(shí)際上是不可能從液流中分離出 來(lái) 的，因此這種氣錨的結(jié)構(gòu)應(yīng)該能為液流提供 更 寬敞和 更 平滑的流道，以將其中產(chǎn)生的小氣泡的 數(shù)量降至最低。它們有各自的工作原理和不同的特點(diǎn) 。 其原理是，氣錨內(nèi)分出的氣體上浮 后 進(jìn)入 氣 帽，使 氣帽內(nèi) 充滿氣體。 其分氣原理 大概 是以集氣盤作為氣泡 的 捕集器，將氣泡 所 聚集后 ，再 利用液流的 90 度轉(zhuǎn)向時(shí)的離心效應(yīng)， 從而 使油氣分離。 這種氣錨分離效率高，產(chǎn)量 越 高，氣油比 越 大，氣泡直徑 越 大，增加螺旋圈數(shù)，減小螺旋外徑都可以提高分氣效率。以螺旋式氣 錨 為代表， 螺旋 式氣錨包括氣錨外管，上接頭，下接頭，一次分離裝置，所述一次分離裝置包括下部進(jìn)液外管、下部進(jìn)液內(nèi)管、接箍，二次分離裝置，所述二次分離裝置包括筒體、離心造旋體、進(jìn)液偏心通道、出液偏心通道、擋環(huán)、半環(huán)進(jìn)液口、半環(huán)管壁、中心管、單向閥。所進(jìn)行的以上 的 四個(gè)步驟的氣泡都在靜止條件下上浮至氣錨的氣帽中 (或套管環(huán)形空間 )， 此時(shí)達(dá)到 分氣效率最高階段。當(dāng)油氣剛進(jìn)入氣錨時(shí)，液體流向是近似水平的，而氣泡有向上的上浮速度，這時(shí)有部分氣泡上 浮到氣帽中，從排氣孔排出。垂直分速 越 大，水平分速 越 小，則氣泡越不容易進(jìn)入氣錨。哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 降低泵吸入中壓力使氣泡 的 直徑變大 ，這樣就 會(huì)大大提高分氣能力，而 在 高粘原油中氣泡不易分離。因此 ，氣泡 的 上升速度較液體上升 的 速度快一個(gè) Vd，進(jìn)行氣泡首次分離。圖中 vd 為靜止液體中氣泡上升速度； vf為液體上升速度； vg 為流動(dòng)液體中氣泡上升速度； Vfv 液體垂直分速； Vfh 為液體水平分速；L1為氣帽高度； L2為分離室長(zhǎng)度。其次 ,當(dāng)壓力極低時(shí) ,氣體分子的平均自由路程達(dá)到孔道尺寸 ,氣體分子擴(kuò)散可以不受碰撞而自由飛動(dòng) ,由于這一原因?qū)е乱暆B透率增加。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 第 2 章 氣錨油氣分離機(jī)理研究 分氣原理 氣錨和井下分離器基本分氣原理 是有效地利用油氣密度差 ， 使油流中的自由氣在進(jìn)泵前分離出來(lái) ， 通過油套環(huán)形空間排到地面 。泵的入口處安裝井下油氣分離器 ,游離氣在石油流進(jìn)泵之前 ,可以有效降低氣體泵工作的影響 ,從而提高泵的效率。 石油和天然氣分離器是一種常見的井下工具 ,廣泛應(yīng)用在國(guó)內(nèi)和國(guó)外。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同的油氣分離器可以分為傳統(tǒng)的油氣分離器 ,螺旋分離器的石油和天然氣 ,磁盤類型油氣分離器等。 gas anchor。 關(guān)鍵詞： 井下油氣分離器；氣錨；工作機(jī)理；分氣效率 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Abstract The thesis analyzed of the gas anchor oilgas separator mechanism and the separation efficiency of the gas。哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 本論文 通過對(duì)資料進(jìn)行研究，分析了氣錨油氣分離器分氣機(jī)理 和分氣效率的影響因素 ； 介紹 簡(jiǎn)單氣錨和旋轉(zhuǎn)氣錨 的 計(jì)算 方法 ； 設(shè)計(jì)出了新型旋轉(zhuǎn)氣錨。 深入開展井下油氣分離器分氣效率的研究 和 井下油氣分離器 設(shè)計(jì) ，對(duì)提高抽油系統(tǒng)的管理水平、提高抽油井泵效、改進(jìn)油氣分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面具有重要意義。 This rotary gas anchor suitabled for the high yield and relatively low oil and gas this paper, a theoretical calculation of the design of gas anchor and strength check was done. The gas anchor was simple in structure and had high separation efficiency. So an indepth study of oilgas separation efficiency of downhole oilgas separators had important meaning for improving control level of oil pumping system, increasing pumping efficiency of pr