【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 t 是誘導(dǎo)日產(chǎn)液量的油井 ,氣液比大于 150 應(yīng)該選擇基本的多級(jí)氣錨 ； ③ 螺旋距是影響分氣效果好或壞 的 重要參數(shù)之一。根據(jù)不同的生產(chǎn)井應(yīng)選擇不同的 螺距 (在錨筒外 徑 一定的條件下 )在一定條件下 ， 合合理的螺距應(yīng)是氣液混合物進(jìn)入錨筒內(nèi)的流速大于液流流經(jīng)泵閥孔徑時(shí)流速的 20%為宜； ④ 對(duì)于油井腐蝕氣體含量較高 ， 螺釘裝配螺旋葉片厚度不宜過(guò)小 ， 應(yīng)該在 毫米 以上； ⑤ 較低的外套是針對(duì)儲(chǔ)層深、低容量、快速下降 ,生產(chǎn)是負(fù)當(dāng)下潛的油井設(shè)計(jì)。對(duì)于這種類型的好 ， 可以在較低的外套加入小尾管直徑、排氣尾管的長(zhǎng)度可以確定基于預(yù)期的動(dòng)態(tài)液面深度。好一旦出現(xiàn)負(fù)面的下沉 ， 但通過(guò)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。如果油井生產(chǎn)能力穩(wěn)定 ,不會(huì)出現(xiàn)負(fù)下沉 ,可以拆卸夾克在一個(gè)較低的水 平。 這種 新的迷宮氣錨 ， 大港和冀東油田采用了 28 口 井 (氣液比超過(guò) 150 的 18 口，氣液比在 150 的 10 口 )， 有效井 26(其余 2 井由于容量過(guò)低 ,生產(chǎn)幾天然后關(guān)井 )，有效率為 %。平均泵效率從 %提高到 %， 油井示功圖 ， 基本消除泵效應(yīng)的影響的氣體。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。 通過(guò)以上分析可以看到 ， 偏心氣錨 ， 兩級(jí)高效氣錨 ， 新的迷宮氣錨各有特點(diǎn) ，在設(shè)計(jì)原則的三種氣錨分氣體也各不相同 ,三種氣錨是 更有效的。我們需要通過(guò)實(shí)驗(yàn) ,研究了不同結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)流體流速、流體粘度、氣液比的適應(yīng)性 ， 并建立相應(yīng)的計(jì)算模型 ， 設(shè)計(jì)了計(jì)算油氣分離器。 螺旋式井下油氣分離器結(jié)構(gòu) 及工作原理 在錨管環(huán)形空間 形成氣泡， 部分的直徑較大的 氣泡， 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?；钊?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。 目前的螺旋式氣錨大體分為單一式和組合式兩大類。 1 抽油泵； 2 排氣孔； 3 單流閥； 4 氣罩； 5 錨殼； 6 螺桿； 7 套管； 8中心管； 9封隔器；10 密封窗； 11 泄油窗； 12 上中心管； 13 下中心管； 14 吸入口 。 圖 29 螺旋式井下油氣分離器結(jié)構(gòu) 圖 a 是一種單一式螺旋氣錨結(jié)構(gòu)示意圖。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。氣體在防毒面具 ， 形成 “ 氣頂 ”， 當(dāng)壓力達(dá)到一定值 ， 打開單閥進(jìn)入油套管環(huán)形空間 ； 液體是沿著防毒面具和錨定到外殼壁進(jìn)入泵。 圖 b 是一種組合式螺旋氣錨結(jié)構(gòu)示意圖。氣液混合物從錨殼側(cè)孔進(jìn)入氣錨 ，然后下沉和折疊成中央管 ， 因?yàn)?“ 回流效應(yīng) ”， 氣液混合物分離是第一次。第一次分離后的液體從中心螺 旋管進(jìn)入螺旋流道分離。經(jīng)螺旋分離后的氣體和液體的流動(dòng)方向如同圖 a 所示。 圖 c 是一種帶封隔器的組合式氣錨結(jié)構(gòu)示意圖。氣液混合物的中心從封隔器管進(jìn)入氣錨 ， 錨殼側(cè)孔進(jìn)入環(huán)形空間 ， 使用 “ 回流效應(yīng) ” 。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。經(jīng)螺旋分離后的氣體和液體流動(dòng)方向如圖 a 所示。 圖 d 是另一種帶封隔器的組合式氣錨結(jié)構(gòu)示意圖。氣液混合物從封隔器中心管經(jīng)氣錨入螺旋流環(huán)形空間內(nèi)的螺旋分離。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(guò)中心管進(jìn)入泵。 上述 四種結(jié)構(gòu)的螺旋氣錨 ， 前三種氣罩是單閥 ,其目的是防止液體、氣體回流 ，DiGaoFen 氣體效應(yīng)。當(dāng)泵沖程 ， 氣體壓力在空氣陷阱通常低于單閥頂部的壓力 ,氣體不能打開閥的油套管環(huán)空。泵沖程隨著時(shí)間的推移 ,由于慣性的液體在螺旋通道 ， 突然打開了氣體壓力的殼單閥 ， 部分套環(huán)形空間氣體進(jìn)入油。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。如果沒(méi)有單閥 ， 氣體更容易套環(huán)形空間的形式 ， 連續(xù)空氣流入油、提高能力的氣體氣錨點(diǎn)。 [10] 其工作原理是： 在泵沖程的密度 ,原油和天然氣有很大的差異 ， 在進(jìn)入油氣分離器孔、大直徑部分原油泡沫分離原油在套管環(huán)形空間 ， 和不斷上升的移動(dòng)高于液位、油套環(huán)形空間 (正常螺旋井下油氣分離器沒(méi)有這個(gè)過(guò)程 )。當(dāng)混合物的石油和天然氣的分離器液孔切向進(jìn)入螺旋通道 ， 在螺旋通道和生產(chǎn)兩種分離方法 ， 一個(gè)是沿重力方向的 ， 重力分離是沿著軸的離心分離。 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(guò)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(guò)外管的頂部向外發(fā)泄和套管環(huán)形空間。 離心分離只發(fā)生在泵沖程 ， 即當(dāng)混合物的石油和天然氣的液體進(jìn)洞后切向進(jìn)入螺旋通道、液體和氣泡沿螺旋分離器軸做運(yùn)動(dòng)同時(shí) ， 密度小的氣泡接近軸 ， 向上運(yùn)動(dòng) ， 通過(guò)螺旋葉片與通道的半圓圈中心管上升到頂部的分離器 ， 然后排放到外管和套管的環(huán)形空間。密集的液體離軸和外管 ， 然后向下移動(dòng)到工作筒內(nèi) ， 再到泵吸水室。流的過(guò)程中螺旋運(yùn)動(dòng) ,溶 解氣體分子在液體也會(huì)在離心力的作用下 ，軸方向 ， 收集 ， 形成 氣 泡 ， 然后分離。 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。此外 ,通風(fēng)開放聯(lián)合在頂部 ， 在大體積上形成 “ 氣頂 ”， 當(dāng)它有利于氣體連續(xù)流動(dòng)順利返回率較小的油套管環(huán)空。在進(jìn)入分離器的石油和天然氣的整個(gè)流動(dòng)過(guò)程中 ，螺旋分離器可以增加盡可能多的從結(jié)構(gòu)的油氣分離效率?？梢哉f(shuō) ， 這個(gè)分離器實(shí)現(xiàn)了二次油氣分離 ， 即使在不利條件下 (高粘度 、高產(chǎn)量、高氣油比 )還有一個(gè)更好的效果。 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。對(duì)于中低含水、原油密度低的井，適當(dāng)選擇尾管直徑尺寸參數(shù)可哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 以減小油水滑脫而防止井筒積水。即使在不加深泵掛的條件下，也會(huì)明顯降低井底流壓，有利于提高產(chǎn)量。螺旋式井下油氣分離器與封隔器式氣錨一樣，都不適用于不能下封隔器及出砂的油井內(nèi)，對(duì)泵到油層中部的距離較大 (我國(guó)有相當(dāng)多這種油井 )、產(chǎn)量較高的高油氣比油井具有特殊的意義。 [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。如果忽略氣體密度，取 ρg=0，則公式 (21)可改寫為 2d0/ d g v? (31) 式中 0v ——原油的運(yùn)動(dòng)粘度， cm3/s。 氣錨環(huán)形空間液流速度為 22f 2 2 2 21 2 0 1 2 0/4( ) 6 0 / 4 ( ) 6 0ppD S n D S nv D D D D? ? ?? ? ????? (32) 式中 fv ——?dú)忮^環(huán)形空間液流速度， cm3/s； pD ——抽油泵活塞直徑 ： cm； S ——光桿沖程 ： cm； n ——沖數(shù) ： min1； ? ——泵效； 1D ——?dú)忮^外殼內(nèi)徑 ： cm； 2D ——吸入管外徑 ： cm； 0? ——?dú)忮^體積利用系數(shù)。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 0? 一般取 ，如果 ? 也取 ，則公式 (32)可簡(jiǎn)化為 2pf 221260( )D Snv DD? ? (33) 由設(shè)計(jì)原 則 dfvv? (34) 將式 (31)， ( 33)代入式 (34)得 2op212 2 v D SnDD dg?? (35) 而 2D 考慮結(jié)蠟和摩阻壓降不能過(guò)大，一般選用直徑 32mm,或考慮摩阻壓降小于 。 (2) 計(jì)算氣錨分離室長(zhǎng)度 為了保證在上沖程泵吸入過(guò)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。 氣錨分離室最大長(zhǎng)度，應(yīng)保證泵在每個(gè)沖程排油時(shí)間內(nèi)，將需要分離的最小氣泡上浮到氣帽內(nèi)，所以由公式 (31)可知 2 max o d30 /l K v n? (37) 式中 max2l ——?dú)忮^分離 室最大長(zhǎng)度， cm； oK ——滑脫經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。 如果 oK 取 ，公式 (37)可簡(jiǎn)化為 22 max o20 /l d g nv? (38) 計(jì)算出 min2l 和 max2l 后，選兩者之間大值 作 為分離室長(zhǎng)度。 (3) 確定進(jìn)液孔尺寸 依照 ，進(jìn)液孔長(zhǎng) 度 應(yīng)為氣錨殼外徑的 倍。 (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。 螺旋式井下油氣分離器參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)井下分離原則的螺旋的油氣分離器 ， 利用石油和天然氣是高速旋轉(zhuǎn)湍流和離心分離石油和天然氣。為了簡(jiǎn)化計(jì)算 ， 假設(shè)均勻分布在液體中氣泡 ；氣泡 朝著螺旋槽在考慮離心力的作用 ； 忽略重力的作用 ； 液體密度是一致的 ； 氣液混合物以相同的速度旋轉(zhuǎn)的螺旋槽 。 (1) 在層流方式下根據(jù)氣泡所受液體的離心力與氣泡徑向運(yùn)動(dòng)的阻力，可得出氣泡在螺旋中的運(yùn)動(dòng)微分方程 rdrdvd 218?? ? (310) 式中 ?d ——?dú)馀菰诼菪械慕俏灰圃隽?： rad； dr ——?dú)馀菰诼菪械膹较蛭灰圃隽?： cm； 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 r ——?dú)馀菪D(zhuǎn)半徑，螺旋入口最外側(cè)的氣泡到出口時(shí)的徑向距離 ： cm； v ——液體運(yùn)動(dòng)粘度 ： cm/s2； ? ——?dú)馀菪D(zhuǎn)角速度 ： rad/s； d ——?dú)馀葜睆剑?cm。 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(guò)的角位移， rad。 由 ? 定義可知 2/Lb???? (312) 式中 L? ——螺旋長(zhǎng)度， cm； b ——螺距， cm。 氣泡的平均旋轉(zhuǎn)角速度為 21226102rrqm????