油氣比和含水率
油氣多相混輸介質(zhì)是主要由原油、天然氣以及水、固體顆粒等液態(tài)、氣態(tài)、固態(tài)成份組成。在油田開發(fā)中衡量油井生產(chǎn)的油氣特性的指標有油氣比、含水率、含固率等,不同油井的油氣比、含水率各不相同,而且懸殊很大。油氣比指油氣介質(zhì)在標準大氣壓下氣體體積與原油體積之比值。氣體在不同壓力、溫度下,按氣態(tài)方程改變其狀態(tài);當不考慮溫度變化對其狀態(tài)變化的影響時,氣體的體積隨壓力的變化成反比例變化。同時壓力升高,部分氣體會被液化,反之液化的氣體會被氣化;并且在其壓力變化時,溶解在液體中氣體的量也發(fā)生變化。油氣混輸時,泵吸入室所承受油井匯管壓力,其壓力通常高于大氣壓,介質(zhì)中的氣體已經(jīng)壓縮,這時用在特定氣壓下的油氣比表示介質(zhì)特點已不能反映泵的實際運行狀態(tài)。含水率是反指含水的質(zhì)量百分比,也不能反映泵的實際運行狀態(tài)。為了反映進入混輸泵中液、氣比例,我引入進液率的概念。
進液率
進液率是指介質(zhì)在進泵時,液相成分的量占流量的百分比,這里指體積之比。有了進液率的概念,不管油氣比是多少,液體中的水分含多少,氣體被壓縮的程度有多大,也不管介質(zhì)中固體顆粒成分有多少,用進液率就基本上反映泵的運行狀況。
根據(jù)試驗及油田運行數(shù)據(jù)初步分析確認,進液率在不小于5%,單螺桿泵就能正常工作。5%的液體就能把轉(zhuǎn)子與定子相對運動產(chǎn)生的摩擦熱量帶走,也能對轉(zhuǎn)子和定子嚙合面起到潤滑作用,確保螺桿泵正常運行。
混輸流程設計時應注意的問題
液相介質(zhì)的連續(xù)供給問題
在油井原油生產(chǎn)中其生產(chǎn)狀態(tài)很不穩(wěn)定,在一段時間內(nèi)有可能氣體含量高,而另一段時間內(nèi)液體含量高,所以在使用單螺桿泵做油氣混輸時,為了防止泵在輸送液體和氣體、混合液的過程中,有一段時間內(nèi)液體斷流,造成定子因摩擦產(chǎn)生的熱量使定子橡膠溫度升高,橡膠老化,降低定子的使用壽命,介質(zhì)在進入單螺桿泵腔時盡量使用原油中的液體與氣體均勻混合,保證液體介質(zhì)對泵的連續(xù)供給。
A、 同時開動油田區(qū)塊中的多口油井,讓油井的油氣相互補充,使進入單螺桿泵的介質(zhì)盡量均勻。
B、泵前管路中增設緩沖罐,在緩沖罐里儲存一定量的原油,并用一套限流裝置給混輸泵供給一定量的原油。這樣無論油井含氣量如何變動,都可保證*低進液率,使混輸泵能夠正常工作。在輸油管路上增設的限流裝置,其流量應為混輸泵流量1/20的定量泵,用單螺桿泵效果會更好,使用時間應同時控制啟停。
C、泵后管路中增設回油罐,用限流裝置把罐中的部分液體反回到混輸泵入口,保證進泵油氣的進液率,使混輸泵能夠正常工作。限流裝置可用節(jié)流閥控制流量,也可用單螺桿泵控制流量。本方案因回流部分液體,會降低系統(tǒng)效率。
當輸送流量較大,采用多臺泵并聯(lián)輸送時,必須注意吸入管路的對稱布置,保證使進入單螺桿泵的介質(zhì)盡量均勻分配,防止偏流。
串連運行中問題
當輸送距離較遠、泵壓力較高時,可采用多臺串聯(lián)運行。由于氣體的可壓縮性,各級泵流量要根據(jù)油氣比、匯管壓力、混輸管線壓力、各泵之間的壓力分配綜合考慮。為了各級泵都能協(xié)調(diào)正常工作,必須要以各采壓點的壓力自動調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速,調(diào)節(jié)泵的流量,達到高壓油氣混輸?shù)哪康摹?p>混輸泵的承壓問題
由于在混輸系統(tǒng)里,混輸泵吸入室不僅僅承受油井采油管路回壓,可能還要承受出口壓力或前**泵的壓力(如圖1所示)。當輸送由管線輸送切換為混輸泵輸送,或由混輸泵輸送切換為管線直輸,在閥門切換時,泵的吸入端和排出端都承受油氣混輸管線壓力。因此吸入室必須能夠有足夠的承壓能力,通常要能承受排出端的壓力。