气锚原理及应用

典型气锚 ——重力式气锚
重力式气锚是利用气液密度的差异，小气泡向上运动聚积形成 大气泡，经气锚上部孔眼排出，原油向下运动，经内管进入抽油泵， 这种气锚适合在产量低、气油比较低的井中使用。对于高产井，液 流速度大，携带气泡能力强，分气效果差。
自然式气锚
普通沉降式气锚
多杯等流型气锚
典型气锚 ——螺旋式气锚
第一阶段，由进液孔水平进人气锚孔眼的气液混合物首先进行分离。 新型迷宫式气锚将重力分离原理和离心分离原理有机地结合在一起，其基本 型气锚主要由上、下两级组成。上级为离心式螺旋气锚，下级为重力分离式和离 第二阶段，进人锚筒并被液流带至进液孔以下的气泡在锚筒环形空间内分离。新型 心分离式综合气锚，可使油气流经同一长度锚筒时，达到双倍的分离效果。可根 迷宫式气锚在第二阶段实际上是以重力分气过程和离心分气过程两种分气过程的合 据油井气量的大小(气液比值)组成任意级数，实现油气的高效分离。 成。 第三阶段，被液流携至中心管内的小气泡在上级正螺旋气锚内分离。 特点是： 多级分离气锚采用旋流分砂、旋流分气和沉降分气的机理，使其防砂、防气效 • 多级分离，分离时间充足，油、气、砂 果更好。旋流分离是根据固体和液体密度的不同，采用离心原理进行分离；沉降分 分离更彻底； 离是利用重力原理，通过分离空间的液气流的重力差和气体从液体中的溢出能力进 • 第一阶段为旋流分砂。 • 采用重力作用、离心作用和偏心作用分 行自然分离。 离，分离效果好； • 分离机构无运动件，使用寿命长，可重 • 第二阶段为沉降分离。 复利用； • 在防气、防砂的同时，可替代筛管使用； • 第三阶段为旋流分气。 结构简单，安装方便，可用于各类套管。
a.
b.
单一式螺旋气锚；
组合式螺旋气锚；
典型气锚 ——偏心气锚
根据气体优先进入较大空间的原理，偏心气锚将吸入口置于扶正弹 簧的另一侧，即靠近套管壁的一侧，使进入气锚的液体含气量降低，从 而增加了气锚处理气体的能力。减少了气液两相混合物进入气锚后的压 力损失，避免因压力下降而造成的气体再次分离。
典型气锚 ——迷宫式气锚、多级分离气锚
离心力作用式气锚是利用气液混合物在气锚内旋转流动， 油气的密度不同，离心力也不同，气泡在内侧流动，液体 在外侧流动，这种气锚以螺旋式气锚为代表，分离效率较 高，适合在产量高，气油比较低的井中使用。
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 抽油泵； 排气孔； 单流阀； 气罩； 锚壳； 螺杆； 套管； 中心管；
液体进泵
分流腔 排气孔
排气阀 气帽 螺片
中心管
外壳 进液口
气锚原理 ——捕集效应、气帽排气效应
基于捕集效应气锚的原理 气泡直径越大，分气效率愈高，因此使小气泡聚集成大气泡 便会大大地提高分气效率。盘式气锚其排气原理是以集气盘作为 气泡捕集器，将气泡聚集后利用液流的 90°转向时的离心效应， 使油气分离。气体在盘内聚集溢出时形成大气泡，沿气锚外壳的 内壁上浮至气帽，经排气孔排到套管环形空间，而液体从吸入孔 进入吸入管进泵。这种气锚效率比简单气锚好，但低于离心效应 气锚的排气效率。 基于气帽排气效应气锚的原理 为了有效地将进液孔与排气孔分开，设计气锚时往往采用气 帽与排气阀的结构，以确保排气孔不进液，只排气。其原理是， 设进液孔处压力为 ，则排气孔外的压力等于P减去液柱压力△Pf， 而排气孔内的压力等于P减去气柱压力△Pg。因为△Pf>△Pg。排气 孔内压力大于排气孔外压力，当这两个压力差值大于克服排气阀 质量时，则阀自动打开放气。
典型气锚 ——旋流式气锚
旋流式气锚外管上有很多小孔，孔的方向与外管内表面 相切并向下倾斜，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气液混合物形成旋 转，在离心力的作用下，气液混合物进行第2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3次分离，最后剩余的液体进入泵体。
胜利油 倾斜煤层适用。 田
中原油 ？煤层气初始 田 气泡大小
由于顺煤层“L”井型的主要 顺煤层“L”井型是为了 出气出水在稳斜段，所以稳斜段 适应急倾斜煤储层煤层气开 的倾角决定了煤层气排采泵和气 发而设计的，顺煤层井采用 锚的选择。 直井段+增斜段+稳斜段的井 一般情况下，由于斜井段的 身结构，根据需要稳斜段在 煤层中沿下倾方向钻进 50存在，顺煤层“ L”井型会采用 100m。 电潜泵排采。这种情况下，配合 有杆泵使用的气锚不适用于“L” 顺煤层井优点： 井型。 1、有效减小气水分异对煤层 由于气锚的主要原理是基于 气的排采负面作用； 重力原理或离心力原理，所以斜 2、增大井筒与煤层的接触面 井段的存在会对基于重力原理设 积，使固相物相对分散地运 计的气锚气液分离效率产生很大 移至井筒，有利于煤层气水 向井筒的运移； 影响，所以基于重力原理设计的 3、形成良好的井间干扰。 气锚也不适用于“ L”井型。
外径 89 mm； 101 mm； 油管与套管一侧接触形成偏心环空， 适于高油气比井；分气效 偏心气锚 长度 3200 mm； 气体优先进入环空面积较大的一侧。 率高。 吸入口直径 27mm； 油气比 36-407m3/t 重力分离原理和离心分离原理有机 配合地面放气阀使用；适 迷宫式 结合，上级为离心式螺旋气锚，下 气液比<150 m3/t 用于产液量<30t， 气液比 气锚 级为重力分离式和离心分离式综合 <150 m3/t的井。 气锚。 最大外径 90 mm； 具有防气、防砂功能，防 最小内径 25 mm； 砂粒度≥4.8μm；可替代 多级分离气 采用旋流分砂、旋流分气和沉降分 总长3 000 mm； 锚 气的机理，具有防砂、防气效果。 筛管使用；结构简单，可 日处理液量 355 m3； 用于各类套管。 气液比 155 刚体外径：113 mm； 综合应用了螺旋离心分离和重力滑 皮碗外径：132 mm； 螺旋罩式多 脱罩式分离及单向皮碗密封结构， 功能 最大长度：3200 mm； 实现了气体、液体和砂粒的三次分 沉砂气锚 适用套管： 139.7 mm ； 离。 油气比135 m3/t 长度918m； 贾敏式 锚孔直径1mm； 根据井筒内气泡的弹粒性原理，减 筛离气锚 小传统气锚的进液孔直径来设计的 最大外径114
典型气锚 ——贾敏式筛气锚 当高能气泡通过一小孔时，如气泡的直径 明显大于小孔的直径，气泡则不能通过，称 之为贾敏效应。贾敏式筛离气锚是根据井筒 内气泡的弹粒性原理，减小传统气锚的进液 孔直径来设计的。为使流体进孔的过程中减 小其在水平的分速，将锚孔开为斜孔，主流 体以一定的斜度进入锚孔。
气锚在顺煤层“L”井型应用
气锚原理及其在“L”井型应用
汇报题纲
• • • • 气锚原理 典型气锚 气锚在“L”井型应用 总结与思考
气锚原理 ——基于滑脱效应原理
上冲程时分气过程可分为四个步骤： 第一步骤，气泡在套管内随液流上升时，由 于油气密度差使油气产生滑脱，进行气泡首次 分离。 第二步骤，当气泡到达气锚进液孔附近时， 液流要流向气锚进液孔，流动方向发生改变。 第三步骤，进入进液孔的气泡，在进液孔附 近进行三次分离。 第四步骤，气泡在气锚内环形空间进行四次 分离。 下冲程（泵排出阶段），不吸入，仅排液， 此时泵固定阀以下液体流速为零。这时气锚中 滞留的气泡在静止状态下上浮至气锚的气帽中， 排到套管环形空间。是分气效率最高的阶段。
排气阀
排气孔 气帽 进液孔 外壳 吸入管
气锚原理 ——离心效应
利用离心效应设计气锚，以螺 旋式气锚为代表，利用不同密度的 流体离心力不同，使被聚集的大气 泡沿螺旋内侧流动，带有未被分离 的小气泡的液体则沿外侧流动；在 下冲程泵停止吸入时，套管与锚筒 环形空间中液流速度为零，其中一 部分气泡上浮至分离器上部的油套 环空里，液流沿外侧经过液道进 泵。。这种气锚对产量越高、气油 比越大、气泡直径越大的情况有显 著分离效果。
总结与思考
名称 设计思路 主要技术参数 适用范围及优点 应用实 例 在“L”型井 适用性 多杯等流型 延长采出液的气液分离时间，主要 气锚 重力作用。 旋流式 气锚 气液混合流沿切线方向进入旋流腔 中，受离心作用和重力作用分离。 应用于除定点测压井以外 大庆油 陡倾斜煤层适 的所有抽油机井，适用于 田 用 日产液量较小的井。 适于高油气比井；结构简 濮城油 陡倾斜煤层适 单； 田 用。 可作砂锚使用。 筛管完井不适 吐哈油 用，套管完井 田 避开射孔段适 用性强。 冀东油 田、中 陡倾斜适用。 原油田 分公司 陡倾斜适用， 长庆油 同时可防部分 田 煤粉。