[其他]井底气锚装置

说明书

本发明综合地论述从油/气混合物中分离出气体的问题。本专利申请的目标在于用一个安装在地下石油岩层中的装置把气体从油/气混合物中分离出来。

众所周知，某些油/气井产生于低压油层构造，为了将其油/气运送到地面以便进行回收，需要采用人工提升法，如地下抽吸方法等。在某些油/气井中，由于岩层压力的耗尽而具有低的压力，也同样需要井底抽吸设备。最常用的人工提升装置有抽吸活塞泵;液压泵和电气潜水泵。前两种装置都是属于井下往复运动泵，分别采用地面柱塞式抽吸系统和液体动力装置来驱动。而电气潜水泵是一种用电动机驱动的离心机，将它安装在井底部。

绝大多数的油井中均出产一定的天然煤气。但是，由于气体压力的作用，当气体离开岩层而进入油井孔时，就要从油/气混合物中分离出来，这对抽吸装置的操作往往带来问题。在这种情况下，气体能够在泵腔内分离出来，以造成降低效率，泵发生故障，甚至在泵的不同部位发生机械破坏。这种“气锁”现象在往复运动的泵中是一种常见现象，许多油井由于原油中含有过多的气体而无法产油。

人们已经做出很多努力，从产油区的油/气混合物中将气体分离出来，再使之进入抽吸装置。例如美国专利No.4，074，763中已公开了一种安装在产油脉尽头附近的装置，它采用一串同心导管用以产生离心力以便将气体由油/气混合物中分离出来。美国专利No.4，366，861是通过将产生出的原油进行往复流动，以便将自由气体由油/气混合物中分离出来。另一种装置是采用输入机械能以产生离心力以便将气体从油中分离出来。这些装置列举好下：美国专利No.3，175，501;3，972，352;3，887，342;3，291，057;4，386，653;4，481，020;和re30，876。

另一种通常用的油-气分离方法是采用一个溢出管装置，如图1所示。虽然这种装置能够把气体和油较好的分离开来，但是它有一个主要缺点。溢出管朝向上方，它使井底设备的回收操作过程增加了相当大的复杂性。为了减少包括溢出管在内的先有技术的缺点，研制了本发明的装置。

本发明是一个同心腔体的气锚（gas    anchor），它用于由生产原油的井中将自由气体从液体中分离出来。它是一个安装在生产碳氢化合物的井下装置，包括一个在油井环形区的壳体栓塞，一个安装在管线中壳体栓塞之上方的地下安全阀和一个安装在管线中的地下安全阀之上方的管塞，（管塞的目的是用以将生产的原油流转换方向，由管线中出来进入环形区内）。为了完成这一过程，有两个或更多分离通道将经过转换方向的原油从管线送到环形空间。当生产的原油转换至环环区内时，它将经受湍流扰动。由于比重的不同，自由气体将由液体中被分离出来。自由气体在环形区上升而较重的原油则下降到壳体栓塞周围的区城内。在此，液体进口处将生产的原油升起进入管线周围的同心腔体内。生产的原油通过这种同心腔体沿着上述的分离通道周围流出。在高于分离通道的位置上，同心腔体达到顶端而将经过相对除气的生产原油再进入管线并上升到地面。同心腔体的长度一般为25至30英尺，但可根据使用要求进行改变。另外，管道管塞可以被移开，从而可接近在井下的任何设备，并且可以绕过气锚装置。

图1    是放置在一油井内的溢出管的纵向剖视图;

图2    是沿着同心腔体气描的纵轴方向的剖视图;

图3    是沿着同心腔体气锚的分离通道部位的横向剖视图;

图4    是沿着同心腔体气锚的环形进口部位的横向剖视图。

现将先有技术举例说明。图1公开一个用于井下气锚的溢出管装置。此处，一个管线2由井区3向上延升，该油井是采集石油的。例如石油可以从地下岩层中通过井套5上的孔眼4提取出来。在石油流经孔眼4进入油区3后沿管线2上升，当石油经过壳体栓塞6然后流经一个深拉伸的可回收管子的地下安全阀7。（一个地下安全阀是操纵油井所必需的，通过液压动力打开或关闭该阀，借以将阀7下面的地下产油岩层的产物通过或封闭在下面）。地下安全阀7是由控制管路8和平衡管路9进行操纵的。

下一步是当石油沿管线2向上流动时，可能碰到一个带管塞10的管接头，它安装在管线2内用于将生产的原油流转换方向沿着溢出管11向上流动。溢出管11的功能是用于将扰流转换方向的生产原油中的自由气体由液体中分离出来。任何流经环形空间进行分离后向上流出的气体都将在地面处收集起来，而油液则向下流动进入环形空间12中。当油液向下流动回到环形区12时，它将碰到管线2中的孔眼13，该孔眼位于带管塞10的连接管接头（landing    nipple）之上和溢出管11的出口端之下。这些孔眼13用于使原油再流回管线2并向上提升流向地面。