罩式防气装置

濮阳市轩辕石油机械配件有限公司
内罩式防气装置
型号：LAPG
技术要点：
高效液气分离技术、气液分离系数：1:20，适用于油井防气采油，气井排液采气，煤层气、页岩气井排水采气，有效防止气体对井下泵的影响，提高泵效15%以上。

2014年03月20日
一、概述
石油开采机械采油大都采用柱塞式抽油泵采油的方法，通过抽油泵的抽汲使井筒内的压力小于地层压力，地层液就会从地层孔隙渗流到井筒，抽油泵再将井筒中的油气水混合物举升到地面；地层液在井筒流动上升，压力会逐渐下降，地层液中的溶解气会逐渐从液体中析出；由于气体具有很强的膨胀性和压缩性，含气液体进入抽油泵时因气体的膨胀占据泵筒空间，排出液体时因气体的压缩影响抽油泵的排出量，气体影响使抽油泵泵效降低，严重的气体影响造成气塞现象。

因此，研究抽油泵的气体影响机理，应用防气工艺技术是提高抽油泵泵效进而提高抽油泵井单井产量的有效方法。

二、防气工艺简述及其运用分析
目前为了解决抽油泵气体影响使用的抽油泵防气工具有气锚、组合气锚、防气泵、油气水分离器、井下旋流式气锚、环阀式防气泵等多种规格的防气工具，这些防气工具对提高抽油泵泵效起到一定作用但效果不理想，现有的防气工具存在着以下缺点：
1、处理量小、气液分离时间短：现有的防气工具一般长度在3－6米，抽油泵工作时含气液体流经防气工具进入抽油泵的时间只有十几秒钟，由于地层液特别是原油具有溶气性和较强的携气能力，这么短的时间气体和地层液不能充分分离。

2、由于防气工具总长度限制，混合液进口和气体排出口距离短，没有排气压差，气体排放量小。

3、结构单一，石油开采井下防气有多种液气分离的工艺，但任何一种单一工艺都不会有很好效果。

4、提高泵效效果不明显，目前使用的防气工具提高泵效在5％左右，总效果不很理想。

本实用新型是根据石油开采含气原油的分离特点和针对目前的防气工具存在的缺点设计的。

本实用新型的目的在于提供一种具有较好的气体分离排放能力的装置，改善抽油泵的泵况，提高抽油泵泵效。

三、气体对抽油泵泵效影响分析
气体对抽油泵泵效影响根据影响程度分为三种类型：气塞、气体影响、密度影响
气塞：是指气液比较高的抽
油井，由于含气量大使油井生产
处于气携油的状态，示功图形状
见图一：
气塞是对抽油泵泵效影响最严
重的气体影响。

气体影响：是指由于原油在
进泵过程中含气量较高，气体的
脱出影响泵的充满程度，影响抽
油泵的泵效，示功图形状见图二：
气体影响对抽油泵泵效影响
较气塞轻，但仍是影响液量的主要因素。

图二
密度影响：密度影响是指原油
中含有气泡使进入抽油泵的液体密
度降低，虽然泵充满程度较高，但
由于液体密度较低使泵效偏低，示
功图形状见图三，
理论示功图见图四：
密度影响对抽油泵泵效影响较轻
但抽油泵没有达到最佳的提液状态。

图三
图四
防气提高抽油泵泵效技术研究内容
针对上述分析防气提高抽油泵泵效技术综述如下：
1、研究气体对抽油泵泵效影响程度，进而提出最佳泵工作方案。

2、利用多种油气分离技术开发能满足抽油泵需要的井下油气分离工具。

3、油气分离工具满足原油脱气需要的时间和空间。

4、充分排出分离的气体。

四、LAPG型内罩式防气装置产品及技术介绍
KZQ型内罩式防气装置在过去使用的防气锚和防气泵的基础上应用多项油气分离技术，在油田现场应用取得了较好的防气增液效果。

KZQ型内罩式气锚实物图
长庆庄28-16下入前功图庄28-16下入后功图
长庆庄38-10下入前功图庄38-10下入后功图
LAPG型内罩式防气装置是在KZQ型内罩式防气装置技术上进一步改进和提高的新一代防气装置。

LAPG型内罩式防气装置结构原理图
技术原理
LAPG型内罩式防气装置的技术原理：
1、气液分离原理：该装置进行液气分离的主要原理有：碰撞分离、流向分离、离心分离、流速分离和重力分离等。

装置的入口安装有消泡器，使进入防气装置的混合液体产生碰撞，消除液体包裹的气泡。

罩式结构使混合液体流动方向由上向下180°变向流动的实现流向分离。

液体继续流动进入两级旋流器产生离心力，通过离心分离进一步分离混合液中的气体。

两级旋流器下分别安装有交换腔，完成分离气体的流动交换，减小分气液体对气体的携带，同时交换腔使混合液体流动速度不断发生变化实现流速分离。

分离液体经过以上气液分离后，进入10米长的平稳回流空间，利用气体和液体的重力差和气体在液体中的逸出能力，通过分离空间的长回流效应实现更好的重力分离。

LAPG型内罩式防气装置设计了较大的气液分离空间，分离系数10以上。

2、排气原理：
LAPG型内罩式防气装置的分离气体从排放阀排出到油套环空，环空气体可以通过井口的
油套连通排出进入管道外输，也可以通过安装在悬挂器下的排气阀进入油管也产出液进入管道外输。

装置分离的气体从分离腔进入排放腔从排放阀排出。

排气利用高烟囱原理进行排气，排气出口和混合液入口有0.05Mpa的压差使分离的气体能够充分排出。

排气出口和混合液入口的位置差，可以避免排出的气体重新进入装置，有效防止气体循环影响分离效果。

LAPG型内罩式防气装置技术改进和优点：
LAPG型内罩式防气装置在KZQ型内罩式防气装置良好的效果的基础上从结构和分离技术上作了较大的改进和提高，有以下几方面的优点：
分离技术全面：将KXY型内罩式防气装置的一级分离和二级分离的结构组合成一体，形成具有碰撞分离、流向分离、离心分离、流速分离和重力分离等多项分离技术的一体式高效油气分离装置。

结构整装，针对KZQ型部件较多现场安装复杂的问题，LAPG型构件由罩式分离装配、排放腔装配和分离腔装配三个部分组成，分离部件全部安装在装配内部。

安装简单：连接部位全部采用标准石油管螺纹连接，施工时使用相应的油管吊卡提升，将装置按顺序将管螺纹丝扣对接，即完成安装。

组合方便：对于特殊气体含量高，气液分离难度大的井，可以增加一级分离腔装配提高气液分离系数。

LAPG型内罩式防气装置内壳全部采用不锈钢材料，减少了材料占用空间，增大了分离空间，使分离效果更好。

不锈钢材料使LAPG型耐腐蚀性能大大提高，延长了装置的使用寿命，同时该装置可用于页岩气排采、煤层气井排采和其他腐蚀性大的油气井的排液采气。

石油管螺纹连接和不锈钢材料构件提高了防气装置重复使用性能，重新下井时不用考虑部件的丢失和装配问题，只要外部没有严重腐蚀和丝扣损坏，都可以重新下井使用。

技术参数：
LAPG型内罩式防气装置
现场安装：
LAPG型内罩式防气装置安装在抽油泵（螺杆泵、水力泵）等泵下。

安装步骤：
1、尾管安装：尾管根据油气井含沙量现场确定，不含砂井安装1-2根油管，下部带丝堵。

2、LAPG型内罩式防气装置，按照顺序下入分离腔装配（1）、罩式分离装配（2）和排放腔装配（3）。

吊装用相应规格的油管吊卡，连接部位为相应规格的石油管螺纹。

3、排放腔装配连接抽油泵。

4、正常下泵作业施工。

5、如果设计要求下封隔器、防蜡防垢等井下工具，可在排放腔装配连接抽油泵连接油管安装。