气体处理器在含气井生产应用研究
摘要：潜油电泵在油田生产中担负着重要的角色，但是受限于结构构造，潜油电泵在高含气的油井生产效果并不明显，泵效出现明显的下降。本文将通过试验来验证气体处理器在高含气油井中通过气液两相融合达到相平衡的原理以达到处理气体的目的，从而提高油井产量。
关键词：潜油电泵；气体处理器；高含气
一、简介
游离气在潜油电泵生产过程中的影响已经被广泛的分析讨论：当井液流经潜油电泵时，气泡在叶轮的低压区域集聚从而导致井液流动延滞，也就是气体滑脱效应。当气泡最终形成连续的气体段时，电潜泵就不再能形成出口压力从而造成设备因电流欠载而停机。叶导轮的设计和尺寸决定了电潜泵处理游离气体避免气锁的能力。一般来讲，电潜泵能够处理 10%到 25%的游离气，但实际油田潜油电泵生产要求能够处理 40%到 60%的游离气。常规的潜油电泵在高含气的 Azraq 油区生产受到严重影响。当前油井生产方式为气举，但是气举有着成本高、产量低的缺点，生产效果并不突出。如果潜油电泵安装气体处理器的话，那么就可以采用成本相对低廉的潜油电泵替代气举进行生产从而提高经济效益。
二、试验设备
气体处理器相关评估试验是在油区生产设备试验中心进行的，设备包括一口2500米的试验井，外部套管为13 3/8”、内部生产套管为7”。为了模拟实际油藏流体，液体通过内外套管间的环空进行注入，注入系统注液能力为100b/d到12000b/d。气体注入系统注入能力最高可以达到3.0MMscf/D。地面分离系统包括一台两相垂直式分离器、一台三相水平式分离器以及一台气体洗涤器。试验所使用的潜油电泵机组安装于7”生产套管中并且使用 3 1/2”油管进行生产，泵挂为 1380m。此套标准配置的潜油电泵包含一个气体分离器吸入口、双节电机、双节保护器以及井 下 传 感 器 ，最 优 生 产 区 间 为 500b/d 到 2100b/d，产 量 为1850b/d时泵效最高。（详见设备示意图）
原油通过13 3/8”和7”套管间环空被注入井底并且液相不含水；气体通过1 1/4”挠性管注入井底，注气速率可以通过井口装置进行控制。挠性管的最低端在吸入口以下220米，这样原油和气体就能够在进入吸入口前有充足的时间进行混合以达到相平衡的状态。油气混合物在井下先后经过2个分离阶段，第一个分离阶段是由混合物重力、密度差异以及油井构造造成的，即自然分离过程；第二个分离阶段发生在潜油电泵的分离器中，即机械分离过程。在经过自然分离和机械分离两个分离阶段后，被分离出去的游离气体通过 7”套管与 3 1/2”油管间的环空排到地面，而未被分离的气体则与原油一起进入气体处理器中。气体注入前会在井口进行体积测量，之后在注入低压集聚系统前在环空中进行二次测量，最后于排放之前在地面两相分离器排气口进行三次测量。于此对应的，原油在注入前会在井口井下测量，之后在地面两相分离器排油口进行二次测量。
三、试验参数
考虑到所用的潜油电泵机组及测试设备本身的局限性，此试验模型的气体流量范围是 100 到 330Mscf/D，原油流量范围是750到2200b/d；井口压力介于150到650psi之间，潜油电泵吸入口压力在 150 到 500psi 之间。对试验设备监控证明潜油电泵举升的液相与在井口注入的原油体积相同；气体流量的验证受到自然分离和机械分离两个分离过程效率的影响。进入气体处理器的游离气体的体积为注入气体体积减去由两级分离阶段分离进入环空的气体和溶解至原油中的气体；气体处理器吸入口的压力值由传感器压力数据减去传感器与处理器之间液柱对应压力值来确定的。
四、试验结果
一个月的试验共获取290个数据包，试验数据分析表明，进入潜油电泵气体处理器中游离气的体积最高达到48%，平均值为38%。潜油电泵可在此气体容量下进行正常工作，整个试验中未发生机组因为气锁而欠载停机的现象。气体分离效率在15%到99%，平均值为76%。
五、现场应用
试验成功后在 Azraq 地区安装了 3 口带有气体处理器的潜油电泵井，这三口井之前全部依靠价格高昂的气举进行生产，平均产量只有 667b/d，转为潜油电泵生产以后产量平均增加到1100b/d，现场应用效果良好。
六、结论
1.试验成功验证了气体处理器在电泵生产井中的作用。相比传统只能处理10%左右游离气的电泵，安装了气体处理器后将能将处理能力提高到40%；
2.试验中并未出现因气锁而欠载停机的现象，电流卡片也显示整个潜油电泵生产系统处于良好的生产状态；3.试验中平均井下气体的分离效率达到了76%；4.试验表明安装气体处理器的潜油电泵可以替代气举在高含气的油井进行生产并有明显的增产效果。
参考文献：
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