自控式油井套管气回收装置.pdf

本发明公开了一种自控式油井套管气回收装置，包括两极串接式的拉杆活塞液压缸、设有蓄能器的液压行程油缸、液压集成换向器和液压油引压管。两个液压缸前后端分别设有两路原油进排液管汇AB且与液压集成换向器的上部的AB进排液孔相连接；液压集成换向器的P口进液管汇单向阀前端带有油壬一端与井口采油树上的生产排液闸门前端的油壬相连接，液压集成换向器T口的排液管汇法兰与生产输油干线相连接；所述两个液压缸的进气单流阀与井口套管闸门前端的空心丝堵相连接，所述两个液压缸的排气单流阀与T口排液管汇相连接。本发明可以解决油井套管气长期憋压，导致油井动液面下降产能降低和气锁的现象发生等技术问题。

1.  自控式油井套管气回收装置，其特征在于，包括两极串接式的拉杆活塞液压缸、设有蓄能器的液压行程油缸、液压集成换向器和液压油引压管；所述两极串接式的拉杆活塞液压缸为前后交错抽排的工作状态，第一液压缸与第二液压缸的外部通过缸体法兰相连接，并且两个液压缸之间设有过桥密封件，第一液压缸与第二液压缸的活塞是通过拉杆，穿过过桥密封件串接而成；两个液压缸的前后端分别各设有一只液压行程油缸；两个液压缸前后端分别设有两路原油进排液管汇AB且与液压集成换向器的上部的AB进排液孔相连接，第一液压缸与第二液压缸的工作运行模式是管汇A进液时管汇B排液，B管汇进液A管汇排液；液压行程油缸中的液压油受压缩时，通过各自设有的一路液压油引压管，将其传递到液压集成换向器的液压油引压管连接端，液压集成换向器的P口进液管汇单向阀前端带有油壬一端与井口采油树上的生产排液闸门前端的油壬相连接，液压集成换向器T口的排液管汇法兰与生产输油干线相连接；所述两个液压缸的进气单流阀与井口套管闸门前端的空心丝堵相连接，所述两个液压缸的排气单流阀与T口排液管汇相连接；所述液压集成换向器的液压油管汇及液压行程油缸的活塞前端内均为纯液压油，此液压系统为闭环式液压系统；该液压系统与液压集成换向器前后端的P进液口和T排液口中的原油是隔离密封状态；所述液压集成换向器的P进液口为油井处于排液区间时油井的液体进入端，此时进液管汇A与P进液口连通，第一液压缸活塞前行，第二液压缸活塞前端处于排液状态，通过排液管汇B将第二液压缸活塞前端的液体排入T口的排液管汇中，第二液压缸活塞后端处于进气状态；当第一液压缸完成压缩行程时，第二液压缸尾端的液压行程油缸实现压缩，当液压行程油缸中的液压油受到压缩时，通过液压油的引压管汇将液能传递到液压集成换向器上，使液压集成换向器迅速完成管汇AB进排液孔的切换，即将第二液压缸B排液管汇切换改为进液，将第一液压缸A进液管汇切换为排液管汇，这时从液压集成换向器P口进来的液体直接进入第二液压缸的B管汇中，通过管汇B进入第二液压缸缸体内，第二液压缸活塞前端的气体被压缩，通过排气单向阀将气体排入T口的排液管汇中，进入输油干线，第一液压缸前端的液体通过A管经过液压集成换向器的通道，从T口把液体排入进站管线中，第一液压缸活塞后端的套管气重新被抽入第一液压缸缸体内。

2.  根据权利要求1所述的自控式油井套管气回收装置，其特征在于，当用于高回压 干线的油井是，所述进排液管汇同时都安装在第一液压缸的前后缸体上，进液管汇A进入的液体作用于第一液压缸活塞前端，进液管汇B进入的液体作用在第一液压缸活塞后端，同样是交叉往复运行，第二液压缸为纯往复气缸；第一液压缸的直径大于第二液压缸的直径，构成两个液压缸的变径结构。

3.  根据权利要求1所述的自控式油井套管气回收装置，其特征在于，所述液压集成换向器的两个液压油引压管连接端，或均为液控单向阀连接结构；或一端为液控单向阀，另一端为复位弹簧连接结构。

自控式油井套管气回收装置
技术领域
本发明涉及油田采油技术领域，特别是涉及套管气回收装置。
背景技术
在油田生产开发中后期很多采油区块都有一定量的低渗透储油结构的地质区块，其主要特点是产量低、油井套管气压力低，在生产过程中套管燃气很难得到利用和回收，部分天然气积聚在油套环形空间中，造成了油井憋压产能下降，严重时会造成“气锁”现象。如果外排又会造成对大气的污染，同时也浪费了宝贵而不可再生的清洁资源形成了恶性循环。目前成熟应用的产品多为定压放气阀，其具有成本低、结构简单等特点，但是前提是必须在套管气长期憋压达到一定的压力才能进入油井生产干线中，达到瞬间排放，使套管气长期憋压直接影响油井产能。另外一种是将一个气缸安装在抽油机支架上，气缸拉杆固定在抽油机游梁上相互连接，实现往复运动，其缺点是安装成本高、维修困难、有时会出现气缸停用将抽油机顶翻的致命缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种自控式油井套管气回收装置，以解决油井套管气长期憋压，导致油井动液面下降产能降低和气锁的现象发生等技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：
自控式油井套管气回收装置，包括两极串接式的拉杆活塞液压缸、设有蓄能器的液压行程油缸、液压集成换向器和液压油引压管；所述两极串接式的拉杆活塞液压缸为前后交错抽排的工作状态，第一液压缸与第二液压缸的外部通过缸体法兰相连接，并且两个液压缸之间设有过桥密封件，第一液压缸与第二液压缸的活塞是通过拉杆，穿过过桥密封件串接而成；两个液压缸的前后端分别各设有一只液压行程油缸；两个液压缸前后端分别设有两路原油进排液管汇AB且与液压集成换向器的上部的AB进排液孔相连接，第一液压缸与第二液压缸的工作运行模式是管汇A进液时管汇B排液，B管汇进液A管汇排液；液压行程油缸中的液压油受压缩时，通过各自设有的一路液压油引压管，将其传递到液压集成换向器的液压油引压管连接端，液压集成换向器的P口进液管汇单向阀前端带有油壬一端与井口采油树上的生产排液闸门前端的油壬相连接，液压集成换向器T 口的排液管汇法兰与生产输油干线相连接；所述两个液压缸的进气单流阀阀与井口套管闸门前端的空心丝堵相连接，所述两个液压缸的排气单流阀与T口排液管汇相连接；所述液压集成换向器的液压油管汇及液压行程油缸的活塞前端内均为纯液压油，此液压系统为闭环式液压系统；该液压系统与液压集成换向器前后端的P进液口和T排液口中的原油是隔离密封状态；所述液压集成换向器的P进液口为油井处于排液区间时油井的液体进入端，此时进液管汇A与P进液口连通，第一液压缸活塞前行，第二液压缸活塞前端处于排液状态，通过排液管汇B将第二液压缸活塞前端的液体排入T口的排液管汇中，第二液压缸活塞后端处于进气状态；当第一液压缸完成压缩行程时，第二液压缸尾端的液压行程油缸实现压缩，当液压行程油缸中的液压油受到压缩时，通过液压油的引压管汇将液能传递到液压集成换向器上，使液压集成换向器迅速完成管汇AB进排液孔的切换，即将第二液压缸B排液管汇切换改为进液，将第一液压缸A进液管汇切换为排液管汇，这时从液压集成换向器P口进来的液体直接进入第二液压缸的B管汇中，通过管汇B进入第二液压缸缸体内，第二液压缸活塞前端的气体被压缩，通过排气单向阀将气体排入T口的排液管汇中，进入输油干线，第一液压缸前端的液体通过A管经过液压集成换向器的通道，从T口把液体排入进站管线中，第一液压缸活塞后端的套管气重新被抽入第一液压缸缸体内。
当用于高回压干线的油井是，所述进排液管汇同时都安装在第一液压缸的前后缸体上，进液管汇A进入的液体作用于第一液压缸活塞前端，进液管汇B进入的液体作用在第一液压缸活塞后端，同样是交叉往复运行，第二液压缸为纯往复气缸；第一液压缸的直径大于第二液压缸的直径，构成两个液压缸的变径结构。
所述液压集成换向器的两个液压油引压管连接端，或均为液控单向阀连接结构；或一端为液控单向阀，另一端为复位弹簧连接结构。
本发明的优点是：能有效彻底地解决上述生产开发中的技术难题，在无需新的外动力能源情况下，达到同油井生产管柱油气同采，有效的提高了油井产量；能使90％的低压油井套管气得到回收利用，杜绝了油井套管气的外排给大气带来的污染和对人类的伤害，做到了油井套管气零排放，实现了节能、降耗、减排、增效的工业生产开发的综合经济效益、社会效益和环保效益，达到了HSE的生产管理目标，低碳、绿色、安全环保。
附图说明
图1是本发明的第一种实施例的液压缸与液压集成换向器的结构主视图。
图2是图1的安装进排气单流阀后的液压缸与液压集成换向器的左视图。
图3是本发明的液压集成换向器的俯视图。
图4是本发明的第二种实施例的液压缸与液压集成换向器的结构主视图。
图5是本发明的液压集成换向器的一端为液控单向阀，另一端为复位弹簧的原理示意图。
图6是本发明的液压集成换向器的两端均为液控单向阀的原理示意图。
图7是本发明的自控式油井套管气回收装置安装在油井管线上的结构示意图。
图中编号:1、第一液压缸液压行程油缸液压蓄能器，2、第一液压缸液压行程油缸空气消音器，3、第一液压缸活塞，4、第一液压缸，5、第一液压缸拉杆，6、第一液压缸进气孔，7、过桥密封，8、第二液压缸进气孔，9、第二液压缸，10、第二液压缸液压行程油缸空气消声器，11、第二液压缸液压行程油缸储能器，12、第二液压缸液压行程油缸，13、第二液压缸行程开关液压油引压管，14、第二液压缸活塞，15、推杆，16、液压行程油缸缸过桥密封，17、法兰，18、进排液管B，19、液压集成换向器，20、第二缸活塞，21、原油进液口，22、过载保护器，23、进排液管A，24、第一液压缸液压行程油缸液压油引压管，25、第一液压缸液压行程油缸，26、排气单流阀，27、排气单流阀，28、压力表，29、法兰，30、T口排液管汇，31、油壬，32、单流阀，33、压力表，34、进气单流阀，35、进气单流阀，36、原油排液口，37、第二缸另一进气孔，38、井口套管闸门，39、生产排液闸门。
具体实施方式
本发明的具体结构参见附图所示。参见图1、2所示，自控式油井套管气回收装置，包括两极串接式的拉杆活塞液压缸4、9、设有蓄能器1、2的液压行程油缸25、12、液压集成换向器19和液压油引压管24、13。所述两极串接式的拉杆活塞液压缸4、9为前后交错抽排的工作状态，第一液压缸4与第二液压缸9的外部通过缸体法兰17相连接，并且两个液压缸之间设有过桥密封件7，第一液压缸4与第二液压缸9的活塞3、20是通过拉杆5，穿过过桥密封件7串接而成；两个液压缸4、9的前后端分别各设有一只液压行程油缸25、12；两个液压缸4、9左右分别设有两路原油进排液管汇(A、B)23、18且与液压集成换向器19的上部的AB进排液孔相连接，液压行程油缸25、12下端各设有一路液压油引压管24、13，所述液压油引压管24、13分别于液压集成换向器19的两端相连接为如图5所示的A型液压集成换向器，即一端为液控单向阀，另一端为复位弹簧。所述液压油引压管24、13分别于液压集成换向器19的两端相连接为如图6所示的B型 液压集成换向器，即两端均为液控单向阀。参见图3所示，液压集成换向器的P口进液管汇单向阀32前端带有油壬31一端与井口采油树上的生产排液闸门39前端的油壬相连接，液压集成换向器T口的排液管汇法兰29与生产输油干线相连接。所述两个液压缸4、9的进气单流阀34、35与井口套管闸门38前端的空心丝堵相连接，所述两个液压缸的排气单流阀与T口排液管汇30相连接。
参见图4所示，为另一个实施例。当用于高回压干线的油井是，所述进排液管汇同时都安装在第一液压缸4的前后缸体上，进液管汇A进入的液体作用于第一液压缸活塞3前端，进液管汇B进入的液体作用在第一液压缸活塞3后端，同样是交叉往复运行，第二液压缸9为纯往复气缸；第一液压缸4的直径大于第二液压缸9的直径，构成两个液压缸的变径结构。
本发明利用油井井口的排液液动力来驱动本发明所述装置，来回往复运行，实现油井排液及本发明装置进排液和抽排气压缩功能，达到油气同采，完成油井套管气回收的目的。
参见图7所示，液压集成换向器的第一组P口进液管汇带有油壬31的一端的进液口与采油树上的生产排液闸门39前端的油壬相连接，前端进液口之后依次连接单流阀，所述该组进液管汇的单流阀通过法兰与液压集成换向器的前端P进液口相连接，在液压集成换向器的下端底部的中间设有进液过载保护器，第一液压缸与第二液压缸的排气单向阀与液压集成换向器T口后端的排液管汇相连接。本装置图1中的进排液管汇AB为油井原油液体，图1中所述的引压管为纯液压油引压管，本装置所设的液压集成换向器左右端及液压行程油缸的活塞前端均为纯液压油，此液压系统为闭环式液压系统，与液压集成换向器前后端的P进液口和T排液口中的原油是隔离密封状态，液压油缸在完成压缩行程时，活塞前端的液压行程油缸同时会动作完成压缩传导。
本发明的工作原理：
所述本发明装置利用抽油机上冲程排液的液动力作为动力源驱动本装置串接式拉杆活塞低压缸前后交错抽排往复运行。本装置带有油壬一端的单向阀管汇与井口采油树的排液生产闸门处的油壬想连接为进液管汇，所述本装置T口的排液管汇尾端的法兰处与生产输油干线相连接。当抽油机运行至上冲程时，油井处于排液区间，油井的液体通过生产闸门进入本装置前端的单向阀管汇中通过液压集成换向器P进液口进入本集成换向器内，首先按设定好的A进液管汇进入，当液体从A管汇进入第一液压缸缸体内，液体驱动第一液压缸活塞前行，这时第一液压缸活塞前端的气体处于压缩排气状态，在第一 液压缸活塞前行的同时，第二液压缸内的活塞也同时在前行，这时第二液压缸活塞前端处于排液状态，通过B管汇排入T口的排液管汇中，第二液压缸活塞后端处于进气状态，第一液压缸与第二液压缸的工作运行模式是A管进液时B管排液，第一液压缸处于进液排气，第二液压缸处于进气排液，前后交叉往复运行的工作状态。当第一液压缸完成压缩行程时，第二液压缸尾端的液压行程油缸实现压缩，当液压行程油缸中的液压油受到压缩时，通过液压油的引压管汇将液能传递到液压集成换向器上，使液压集成换向器迅速完成AB进排液孔的切换，将第二液压缸B排液管汇切换改为进液，将第一液压缸A进液管汇切换为排液管汇，这时从液压集成换向器P口进来的液体直接进入第二液压缸的B管汇中，通过管汇进入第二液压缸缸体内，第二液压缸缸体内的活塞在液体的驱动下，活塞向左前移运行，这时第二液压缸活塞前端的气体被压缩，通过排气单向阀将气体排入T口的进液管汇中，进入输油干线，这时第一液压缸前端的液体通过A管经过液压集成换向器的通道，从T口把液体排入进站管线中，第一液压缸活塞后端的套管气重新被抽入第一液压缸缸体内。本装置第一液压缸与第二液压缸来回往复运行将进入第一液压缸与第二液压缸内的套管气通过来回交叉压缩一起被排入本装置的T口排液管汇中，与液体一起混合进入输油干线输到集中联合站中，分离回收利用。实现本发明所设计的在抽油机上冲程排液时完成本装置的进排液、抽排气，双向交叉往复运行，第一液压缸与第二液压缸依次错动切换，达到了油气同采的自控功能,实现油井低压套管气回收的目的。“自控式油井套管气回收装置”的工作原理由图7所示。液压集成换向器中A、B表示进排液口、T代表排液，P代表进液。
参见图4为另一个实施例的工作原理。其与图1的结构基本相同。不同之处在于B型的进液管汇同时都安装在第一液压缸的前后缸体上，A进液管汇进入的液体作用于第一液压缸活塞前端，B进液管汇进入的液体作用在第一液压缸活塞后端，同样是交叉往复运行，区别在于第二液压缸变成纯往复气缸，目的是将第一液压缸的直径变大，第二缸的直径变小，实现面积差。第一液压缸与第二缸变径均可。用于高回压干线的油井，使本装置第一液压缸增加推力，保证P进液口前段的压力不增，能有效的保证P口前段其他设备不受损害，又能适用于高回压油井的使用。