油田某区块油藏埋藏具有深度大,原油密度低、油气比高的特点。生产实践表明,油井套压过高或过低,对油层出液状况影响较大。油井生产中套压一般达2MPa以上为高油气比油井。为适应油田抽油机井防气的需要，分别对变量泵、气举助流举升技术、环阀式防气抽油泵、井下高效罩式分离器以及长管串井下分离器及尾管举升工艺管柱的适应性进行了研究，研制适合高油气比井防气的高效分离器。

1 气大对泵效影响分析

1.1 抽油泵举升时气体对泵效的影响

有杆泵举升是常见的采油方法，而泵效的影响因素有很多如气体影响、地层能量、产液量、泵径、冲程、油管油杆的弹性变形、冲次等，对于高油气比油井来说，气体的影响对于泵效的降低起到非常重要的作用。在抽油泵抽汲过程中，含有溶解气的液体以及游离的气体会进入泵筒内，从而导致泵筒充满系数变小，使得泵充不满，进而导致泵效有所下降。另一方面上冲程时，泵上液体饱和压力比泵筒里面的液体饱和压力大，使得溶解气从液体中分 离出来。另外如果泵腔内温度降低到某些原油组分的临界温度时，会导致该组分在压力和温度的双重作用下由液体变为气体，这也将减小泵的充满程度。下冲程时，游动法尔上部液柱压力比泵腔内部的压力小，泵腔内部的流体因压力差受到压缩，此时游动法尔打开，排除泵腔内部流体。由于气体的压缩及析出使得阀球打开滞后，另外受到气体压缩影响，可能在下冲程时，游动法尔会无法打幵，也可能在上冲程时，固定法尔也无法打开，使得整个举升过程，采油效率变得低下。甚至气体过大时，抽油泵会发生“气锁”效应而失去举升作用，进而也可能会出现“液压冲击”导致有抽油泵发生振动，缩短其寿命。另外，油套环形空间气体可以增加泵吸入口的压力，减小气体导致泵效降低的影响，然而环形空间气体较少，动液面降低，沉没度就变大，使得油杆的弹性伸缩量增大，进而导致驴头的悬点载荷增大，泵效不一定得到提升，也可能导致泵效下降。

1.2 从压力系统上分析套压变化对泵效的影响

在井筒内，气体和液体在井筒中的流动方式为气液两相管流。根据压力变化情况，可将油层中部到井口压力变化分为三部分。从上到下分别是 P_g为气段压力；p_og为油气段压力，即动液面到泵吸入口的压力；p_ogw为油气水段压力，即从泵吸入口到油层中部的压力。令 p_c为套压。依据相关文献可得井底流压为：

p_wf= p_g+ p_og+ p_ogw其中 p_c= P_g

在当油机油井在稳定套压生产过程，油气水段压力 p_ogw不发生变化，只有油气段 压力 p_og和气段压力 P_g跟随套压的变化而变化。在一定时间内生产时，地层压力也不变，如果保持套 压不发生变化，则生产压差和井底流压同样不发生改变，使得油井产量比较稳定。当调整套压进行生产时，其对井筒压力影响能够分成三步骤进行。下面对三个过程对相关参数的影响进行压力分析。保持套压为零时，此时油气段最长，油气段的压力达到最大，抽油泵沉没度达到最大，气体析出后及时排除井筒，此时油杆油管伸缩达到最大，悬点载荷最大。导致泵效有所下降，同时井底流压变最大。

关闭套管气生产，压力缓慢回升过程中，套压由零逐渐上升，导致油气段压缩，密度变大，油气段的压力从缓慢下降，液面逐渐下降，但由于气体的溶解及压缩作用，导致套压升高值大于油气段压力下降值，使得井底流压不断升高，生产压差逐渐变大，地层的产液量开始缓慢下降。气体占据一部分油气空间，使得气体对泵效的影响较小，而泵吸入口压力变大，固定法尔打开及时，泵的充满系数变大，导致泵效变大，此时井底产液量依旧大于井口产量，随着套压的进一步提升，液体析出气体进入泵筒导致泵效下降，可能发生气锁，同时泵吸入口压力过大导致下冲程固定法尔关闭缓慢，甚至套压过大使动液面下降到泵挂以下。使得油井完全不上液。在这个过程中，存在一个泵效最大的拐点套压。

当套压最大时，且保持最大套压生产时，动液面下降到最大，井底流压最大，地层产液最小，泵吸入口压力最大，气体对泵效的影响达到最大。整体来看，泵效受到油井产液、沉没度、气体饱和压力、泵挂、油杆油管组合等各方面影响，所以对于液量大，气油比较大的油井要建立不同套压下的产液及泵效表，根据最大泵效及最高产量来确定合适套压值。

2 高油气比条件下油井治理工艺

2.1 抽油防气变量泵

 其结构特点为：泵筒的上端与柱塞构成一大缝隙，柱塞距上死点一段冲程内有较大的间隙。当柱塞上行程时同常规泵一样，工作腔内体积增大，压力降低，进油阀打开，下工作腔吸油，当柱塞进入契形间隙时，下工作腔与油管相通，通道面积逐渐增大，利用滑脱效应使气体排入油管；当柱塞 下行时下工作腔的气体通过契形间隙被挤入油管，此时排出量为最大，从而可以顺利打开出油阀，防止气锁产生。 可用于地层油气比在 50m3/t 以下的抽油井防气，不需要配合油气分离器单独使用。

2.2气举助流举升技术

该技术适用于中、高油气比的抽油井。气举助流举升技术是以机械采油为基础，采用防气泵或在普通抽油泵以下安装井下油气分离器，在管柱上安装气举阀，充分发挥高油气比井伴生气的潜能来举升液体的一项采油工艺技术。下井前先根据油井的产量、温度等确定合理的气举阀下入深度、气举阀的等级及开启压力。当地层气液混合物经井下油气分离器（或防气泵）分离后，液体进入泵筒并举升到地面，分离出的气体进入油套环空。当环空中套压大于气举阀的开启压力时，气体通过阀孔高速进入油管，起到助流举升作用；当环空中套压小于气举阀的开启压力时，由于气举阀内部单流阀的作用，油管内的流体不能进入油套环空。该技术具有助流减载、降低井口回压、减少了因套管气放回大气而造成的环境污染和事故隐患等作用。实践证明：通过合理控制套管气，可以起到稳定液面和产量、减少因脱气而引起的原油粘度增加的现象。可用于地层油气比在 50m3/t 以上的抽油井，配合防气泵或油气分离器使用。

2.3井下高效罩式分离器

油气混合液在螺旋流道内加速呈紊流，由于油气密度的差异,在离心力的作用下，小气泡聚集在螺旋流道内侧形成气泡,并在气锚顶部形成“气帽”经孔道排除后进入油套环形空间,并以大气泡和气流上升，原油聚集在螺旋轨道外侧,经孔道排出后进入油套环形空间，再下降经孔道进入中心管进泵。 适用油气比在50～800m3/t 的高气液比油井。该分离器与封隔器配套使用，油气分离效果好。

2.4长管串井下分离器及尾管举升工艺管柱

利用套管及油管环形空间作为油气重力分离空间。 特点： ①环形截面积大，是目前已知内沉降式气锚分离截面积的 2.5 倍；②沉降分离段长，可以任意组装，最高可达 100m 以上；③适用范围广，可以适用于油气比 50～800m3/t，产量从 2～100t/d 的高油气比井。

套压封隔器：利用皮碗封隔器及压缩式封隔器各自原理互相组合，从套管灌水即可使其座封，从而封隔上下环形空间，操作方便，适用于油井泵下环空封隔。 尾管选择：利用不同井的油气比、井底压力、产液量来选择泵下尾管内径及长度，使之形成局部续流作用。

图 1   长管串井下分离器及尾管举升工艺管柱示意图

2.5高效油气分离器

 针对油田中高油气比的抽油泵井专门研制了新型高效油气分离器。结构原理：高效油气分离器主要由上接头、外管、衬管、内吸管和下接头组成。油气混合液首先经过外管再经过衬管最后由内吸管进入抽油泵，由于外管上的切线小孔的内表面是粗糙的，混合在液体里的气体经过时受到剪切作用，一部分气体被分离，进入外管与内管环形空间的油气混合液形成漩转，在离心力的作用下，油气混合液进行第二次分离，气体上升经过外管排出，液体下降经过衬管进入由衬管和内吸管组成的环形空间，未被分离的气体利用重力分离原理进行第三次分离，最后剩余的油液进入泵体。油气混合液通过剪切力、离心力和重力作用三级分离后进入抽油泵，可提高泵效 10%以上。

图 2   高效油气分离器示意图

②主要技术参数： 最大外径：114mm， 长度：6000mm 连接螺纹：27/8 ″TBG

油藏由于埋藏深度大,原油具有密度低、油气比高的特点,针对常规有杆泵抽油存在气锁、泵效低、有效冲程短等问题,研究出由抽油防气变量泵、高效罩式分离器、套管放气阀、张力油管锚、长管串井下分离器及尾管举升工艺管柱等组成采油技术。现场应用表明：新型抽油泵泵效高，不仅能用于普通直井,而且还适应于定向井；油气分离器与地面定压套管放气阀配合能将原油中的大部分气体在进泵前分离出来，从而降低气体对抽油泵的影响；张力油管锚可以降低油管伸缩，提高了抽油泵泵效。 

参考文献

1.高饱和、高油气比油藏合理生产压差确定方法研究[J]. 高丽.  石油地质与工程. 2009(03)

2.高油气比井液力混抽增效机理及应用[J]. 李根生,罗洪斌,黄中伟,牛继磊.  石油钻探技术. 2008(06)

3.有杆泵抽油系统优化设计及应用[J]. 吴志良.  中外能源. 2008(01)