[发明专利]一种井下旋流气液分采管柱和系统分析方法

说明书

本发明属于油田开采技术领域，公开了一种井下旋流气液分采管柱和系统分析方法，利用油管内悬挂速度油管建立气液举升通道，并通过设定分流比，分别计算流经旋流气液分离器后气相出口处产气量和出口压力，液相出口处产液量、含气率和出口压力；通过迭代计算过气嘴后压损和临界携液气量，判断速度管柱是否满足携液要求；通过设定电泵特性参数迭代计算泵出口压力和沿程油管及速度油管环空压损，直至气液掺混器入口压力相近；最后迭代计算沿程油管压损至井口，直至油压大于流程回压结束。本发明的工艺管柱具有作业施工方便、工作稳定性高的特点，其系统分析方法思路清晰、计算方法可靠、系统协调控制简单，可广泛应用于海上高气液比油井举升工艺中。

技术领域

本发明涉及油田开采技术领域，具体的说，是涉及一种新型的井下旋流气液分采管柱，和基于该管柱的系统分析方法。

背景技术

海上油田高气液比油井(含气含量＞60％)面临常规电泵井举升效率低，严重时发生“气锁”，严重影响油井正常生产等问题。目前海上油田高气液比油井常用的举升方法有以下3种：1)常规气液分离器适用于泵吸入口处气体含量＜30％的井况；2)气体分离大师可处理泵吸入口处气体含量30％-50％的井况，当气体含量增加分离效率下降明显。3)气体处理器通过井下增压将气体压缩并溶解在原油中，适用于含油率＞80％的井况。据不完全统计，现有技术可处理气体含量为0％-60％的井况，而气体含量高于60％的井况尚未有较好的解决办法。

井下气液分离是一种新型适用于高气液比油井井下气液处理的方式，它将气液分离器安装在电泵吸入口以下，地层产出液通过气液分离器实现气液分离。分离后的液相通过常规电泵举升，分离后的气相利用自身气体能量自喷举升。从而极大的拓宽了常规电泵在高含气量油井井况中的应用范围，解决高气液比油井举升难题，降低油田的开发成本，延长油井的开采寿命。因此，近年来该技术引起了石油工业界的高度重视。

井下气液分采关键技术聚焦以下3点：1、地层产出的气液混合液高效的气液分离技术，2、分离后有效的气液分采通道及举升方式的建立，3、整套井下气液分采系统协调分析方法。气液分离技术主要有重力分离式气液分离器、旋流式分离器和螺旋式气液分离器，每种分离器都有各自的适用条件，可部分解决气液分离的难题。目前井下气液分离管柱主要通过油管、有杆泵、分离器同心连接方式，这在独立通道建立和气液分道举升存在一定问题。如使用螺杆泵+螺旋旋流器方式设计的气液分离及分离水回注工艺管柱，人为在套管内建立三层通道，导致工艺复杂，结构庞大，同时受套管尺寸空间的限制，该工艺处理液量和气量有限。目前国内在研的电泵+气液分离器工艺管柱将电泵至于罐装系统内，分离后液相中气体无法排除，长时间井下气体堆积影响电泵运转。而设计的电泵+射流泵组合举升工艺管柱实现了利用本井高压流体引射实现了气相的举升，但该工艺管柱为组合举升，且为多节点协调系统，系统的平稳运行控制难度大。另外，目前对于整套井下气液分采系统协调分析方法尚无见到相关报道，系统协调分析即可有效解决各子系统的高效区间运转，又有可实现气液分离器、电泵、排液/排气系统平稳运行，是井下气液分采工艺技术必不可少的一项技术环节，有必要建立一套可指导井下旋流气液分离工艺参数设计、生产控制及系统分析的方法。

发明内容

本发明要解决的是海上油田高气液比油井面临的常规电泵井举升效率低，严重时发生“气锁”，举升效率低等等技术问题，提供了一种井下旋流气液分采管柱和系统分析方法，该工艺管柱具有作业施工方便、工作稳定性高的特点，其系统分析方法思路清晰、计算方法可靠、系统协调控制简单，可广泛应用于海上高气液比油井举升工艺中。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种井下旋流气液分采管柱，该管柱设置在套管内，包括井下安全阀、过电缆封隔器、速度油管悬挂器、气液掺混器、油管、速度油管、Y接头、电泵机组、泵工况、调控电缆、插入密封、工作筒、采气油管、气路调节装置、气液分离系统和顶部封隔器；