摘要：在高含气油田开发中，为了提高抽油泵的抽油效率，通常采用气液分离装置进行气液分离，通过改变气液分离装置的结构参数，对气液分离装置进行优化设计。
关键词：抽油效率；气液分离；优化设计
引言
现阶段，在油田开发中，抽油泵抽油[1-2]是国内外最主要的抽油方式。然而，随着油田开采的发展，现阶段我国油田已处于高含气[3]阶段，高含气已严重影响采油效率。同时，有些油田采油添加CO2方式来进行气驱，油气含量进一步增加。
为了解决油田高含气问题，在实际生产中，使用气液分离装置来进行分类，气液分离装置的结构参数会影响分离效果，进而影响油田生产效率，因此，研究气液分离装置可以为提高油田出油率提供帮助。
1.气液分离装置结构优化
根据对气液分离装置结构参数对分离效率的研究结果，结合油井和抽油泵具体参数，优化设计了两种气液分离装置。由于受套管内径的限制，气液分离装置最大外管内径取98mm，与之对比的气液分离装置外管内径取80mm；进液孔尺寸对分离效果没有影响，都取进液孔6个直径分别为16 mm；内管外径应该是越小越好，但为了不增加抽油泵抽吸的阻力，设计尺寸借鉴抽油泵固定阀尺寸，去内管外径32mm。下面提供两种气液分离装置结构参数。
1.1气液分离装置Ⅰ
外管内径80mm，长度2650mm，内管外径32mm，进液孔6个直径分别为16 mm。
1.2气液分离装置Ⅱ
外管内径98mm，长度1460mm，内管外径32mm，进液孔6个直径分别为16 mm。
2.气液分离装置对比试验研究
2.1气液分离装置Ⅰ
对气液分离装置Ⅰ进行模拟试验，试验参数为：动液面400m，冲程1.8m，冲次每分钟1次、2次、5次、7次、9次，气液比分别为0 m³/t、50 m³/t、100 m³/t、200 m³/t、300 m³/t、500 m³/t、1000 m³/t、1500 m³/t、2000m³/t，测试抽油泵的产液量，计算抽油泵的容积效率。试验结果如图1和图2所示。从计算结果可以看出：
a）在相同冲次条件下，随着气液比的增加，抽油泵的产液量逐渐降低，容积效率也逐渐减小。气液比较小时下降速度较大，气液比较大时下降速度较小；
b）在相同气液比条件下，随着冲次的增大抽油泵的产液量虽然增大，但容积效率逐渐减小。冲次越小产液量和容积效率变化越小。原因是由于冲次越小气液分离时间越长，分离效果越好。从试验数据可以看到冲次2时气液比从0~2000 m³/t，容积效率下降23.5%，冲次9时气液比从0~2000 m³/t，容积效率下降45.2%；
c）气液比从0~2000 m³/t变化时，产液量和容积效率变化不是线性变化，而是在中间有个拐点，拐点之前下降很快，拐点之后有小幅增加后缓慢降低。
d）从测试结果来看，气液分离装置Ⅰ可以在冲次每分钟2~9次，气液比从50~2000 m³/t，冲程1.8m的条件下，保证容积效率在50%以上。
2.2气液分离装置Ⅱ
对气液分离装置Ⅱ进行模拟试验，试验参数为：动液面400m，冲程1.8m，冲次每分钟1次、2次、5次、7次、9次，气液比分别为0 m³/t、50 m³/t、100 m³/t、200 m³/t、300 m³/t、500 m³/t、1000 m³/t、1500 m³/t、2000m³/t，测试抽油泵的产液量，计算抽油泵的容积效率。试验结果如图3和图4所示。从计算结果可以看出：
a）在相同冲次条件下，随着气液比的增加，抽油泵的产液量逐渐降低，容积效率也逐渐减小。气液比较小时下降速度较大，气液比较大时下降速度较小。
b）在相同气液比条件下，随着冲次的增大抽油泵的产液量虽然增大，但容积效率逐渐减小。冲次越小产液量和容积效率变化越小。原因是由于冲次越小气液分离时间越长，分离效果越好。从试验数据可以看到冲次2时气液比从0~2000 m³/t，容积效率下降3.35%，冲次9时气液比从0~2000 m³/t，容积效率下降44.55%；
c）气液比从0~2000 m³/t变化时，产液量和容积效率变化不是线性变化，而是随着气液比的增加产液量和容积效率先不变，而后在某点发生突然下降，下降速度较大，而后再缓慢降低。
d）从测试结果来看，气液分离装置Ⅱ可以在冲次每分钟2~9次，气液比从50~2000 m³/t，冲程1.8m的条件下，保证容积效率在50%以上。
3.小结
从测试结果来看，单级气液分离装置Ⅱ比单级气液分离装置Ⅰ的分离效果好。主要是由于单级气液分离装置Ⅱ比单级气液分离装置Ⅰ分离腔直径更大、长度更短，所以分离效果更好，这与前面理论分析结构一致。
参考文献：
[1]朱君. 有杆抽油系统井下工况诊断方法研究[D].大庆石油学院，2004.
[2]陆耀桢，周鸿康，陈建明，李天保. 有杆抽油泵井下抽油示功图计算机诊断系统[J]. 实验力学，1988，（02）：97-103.
[3]王鹏. 高含气油井试油生产风险控制研究[D].中国石油大学，2011.
论文作者:陈静一
论文发表刊物:《基层建设》2017年第18期
论文发表时间:2017/10/16
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