油井舉升工藝技術(shù)

1、二○○九年九月,舉升工藝概述舉升設(shè)計自噴井抽油機井電泵井螺桿泵井氣舉采油采油方式比較,舉升方法各有其特點和適應(yīng)性，因此，根據(jù)油田實際情況選擇最佳的人工舉升方法，以發(fā)揮油井的最大潛力，取得最佳的經(jīng)濟效益，是非常必要的。自噴采油設(shè)備簡單、管理方便、經(jīng)濟效益高，只要地層能量允許，它就是首選的采油方法。因此，采油方法的優(yōu)選通常就是人工舉升方法的優(yōu)選。,1．舉升工藝概述,什么是人工舉升？,在地層的天然能量不足以維持自噴生產(chǎn)或者雖然

2、可以自噴但產(chǎn)量達不到要求時，在井筒中下入機械設(shè)備，對流體做功，使流體能夠流到地面的工藝過程，稱為人工舉升。人工舉升要研究的內(nèi)容：舉升方式選擇；油管尺寸確定；選用舉升設(shè)備并給出設(shè)備工作參數(shù)；舉升設(shè)備工況診斷。,選擇舉升方式應(yīng)考慮的因素,油井的供液能力是選擇人工舉升方法的主要依據(jù)之一，舉升方法的選擇實質(zhì)上就是選擇能夠發(fā)揮油井潛在產(chǎn)能的經(jīng)濟有效的舉升手段。選擇人工舉升方法應(yīng)考慮以下一些因素：油藏的驅(qū)動類型；油藏流體的性質(zhì)；油井的完井狀

3、況及生產(chǎn)動態(tài) ；油井生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題；油井所處的地面環(huán)境；油田開發(fā)中后期的開采方式（如注水、注氣、注聚合物、注蒸氣及其它化學(xué)驅(qū)）；各種采油方法的經(jīng)濟效果。,選擇舉升方式的基本原則,能夠充分發(fā)揮油井的生產(chǎn)能力，滿足開發(fā)方案規(guī)定的配產(chǎn)任務(wù)；所選舉升設(shè)備工作效率較高；所選舉升方法可靠，對油井的生產(chǎn)狀況具有較強的適應(yīng)性；立足于減少井下作業(yè)工作量，所選舉升方法的油井維修與管理較方便；適合油田野外工作環(huán)境和動力供應(yīng)條件；所選舉升方

4、法投資少、效益高。,2．舉升設(shè)計,舉升設(shè)計的前提是確定油井產(chǎn)能。油井產(chǎn)能通常用以下三種方法進行估算：產(chǎn)液指數(shù)法（PI法）VOGEL方程（IPR方法）單相流與兩相流的結(jié)合（PI－IPR）方法,油井生產(chǎn)的三個基本流動過程,典型的流入動態(tài)曲線,,這種方法在描述油井流入時，假設(shè)流入油井的產(chǎn)量與生產(chǎn)壓差成正比，并引入采油指數(shù)的概念。,PI法,Vogel方程,當(dāng)油井中含有氣體時，用PI法估算油井產(chǎn)能誤差較大。1968年，Vogel提出了無因

5、次的流入動態(tài)（IPR）曲線方程。,a.計算,,,c.根據(jù)給定的流壓及計算的相應(yīng)產(chǎn)量繪制IPR曲線,b.給定不同流壓，計算相應(yīng)的產(chǎn)量：,已知地層壓力和一個工作點( qo(test) , pwf(test) ),繪制IPR曲線的步驟,,單相流與兩相流的結(jié)合（PI－IPR）方法,當(dāng)油藏壓力和井底流壓高于飽合壓力時，油流入曲線在Pr和飽合壓力Pb之間為一直線，當(dāng)Pwf<Pb時，流入動態(tài)曲線為二次曲線。描述這種油藏的油井流入，用PI-IPR

6、曲線法.,根據(jù)油井流入特性曲線（IPR）和油管流出特性曲線（OPR），確定不同產(chǎn)量時所需的舉升能力； 根據(jù)油藏條件和井況優(yōu)選舉升方式； 根據(jù)所需要的舉升能力選擇舉升設(shè)備； 根據(jù)所選擇的設(shè)備和生產(chǎn)需要，確定設(shè)備的工作參數(shù)。,選擇舉升方式的步驟,幾種舉升方式適用條件,Φ32：泵掛深度2500米Φ38：泵掛深度2100米Φ44：泵掛深度1800米Φ56：泵掛深度1600米Φ70：泵掛深度1200米Φ83：泵掛深度800米

7、 測試和生產(chǎn)資料齊全，按產(chǎn)能確定相關(guān)式計算產(chǎn)能，此時下泵深度可根據(jù)預(yù)測結(jié)果和初選的沖程、沖次參數(shù)確定。,通常情況下抽油泵下深,小泵深抽達到的下泵深度,自噴井,3．自噴井,采油樹是控制和調(diào)節(jié)油井生產(chǎn)的主要設(shè)備。它的主要作用是： 懸掛油管，承托井內(nèi)全部油管柱重量； 密封油套管間的環(huán)形空間； 控制和調(diào)節(jié)油井的生產(chǎn)； 保證各項井下作業(yè)施工的順利進行； 錄取油套壓力資料、測壓、清蠟等日常管理工作。,采油樹,采油樹,采油樹按連接方式

8、分為三類：法蘭連接的采油樹；絲扣連接的采油樹；卡箍連接的采油樹。,4．抽油機井,（1）抽油機,常規(guī)型前置型異相型斜井式,抽油機,,游梁式,無游梁式（鏈條機、液壓機等）,,普通抽油桿,鋼制實心抽油桿的主要尺寸,管式抽油泵由泵筒總成、柱塞總成、固定閥總成三部分組成。工作原理：上沖程時，柱塞下的下泵腔容積增大，壓力減小，固定閥在其壓差的作用下打開；與此同時，游動閥在其壓差的作用下關(guān)閉，柱塞上面上泵腔內(nèi)的原油沿油管排到地面。下沖程時，柱

9、塞下面的下泵腔容積減小，壓力增大，固定閥在其壓差的作用下關(guān)閉；與此同時，游動閥在其壓差的作用下打開，柱塞下面的下泵腔內(nèi)的原油沿柱塞內(nèi)孔進入上泵腔。,① 管式泵,固定閥可拔式管式泵,● 作業(yè)時通過下放柱塞，使固定閥拔出器與固定閥罩對接，上提抽油桿即可將固定閥提出。● 在不起油管的情況下，將固定閥拔出，進行檢修、更換；● 可以進行正洗井作業(yè)，與反洗井相比，減少了洗井液的使用量?！?不需配泄油器即可泄油?！?使用方便，減少了檢泵作業(yè)時

10、間，降低了作業(yè)成本。,管式泵規(guī)格,配合間隙,定筒式頂部固定桿式泵,支承密封裝置固定在泵的頂部，排出的液體能夠把頂部與油管間的殘砂及時沖刷干凈，可用于含砂井開采。泵筒受油液內(nèi)漲壓力作用，會增大泵筒與柱塞制造間隙，因此不適用于較深井。,定筒式底部固定桿式泵技術(shù)參數(shù),懸掛過橋抽油泵,●外管承受因懸掛尾管、錨定油管錨、座封封隔器產(chǎn)生的拉伸力，改善泵筒受力狀況，防止泵筒彎曲變形和卡泵現(xiàn)象發(fā)生。●結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、泵掛深度大、作業(yè)方便，可充分

11、滿足深抽的需要?！?規(guī)格：φ32、φ38、φ44、φ57 。,⑤ 懸掛泵,倒置懸掛抽油泵,●外管承受因懸掛尾管、錨定油管錨、座封封隔器產(chǎn)生的拉伸力，改善泵筒受力狀況，防止泵筒彎曲變形和卡泵現(xiàn)象發(fā)生；●泵筒內(nèi)外受力均勻，泵隙變化小，適用于深井中?！窠Y(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、泵掛深度大、作業(yè)方便，可滿足深抽的需要?！褚?guī)格：φ32,φ38,φ44,φ57 。,斜井抽油泵特點,● 增加了外工作筒，改善了受力狀況，避免了泵筒的彎曲變形。● 增

12、加了柱塞旋轉(zhuǎn)器，消除了柱塞與泵筒之間的偏磨現(xiàn)象。● 采用了具有導(dǎo)向筋結(jié)構(gòu)的流線型閥罩，解決了閥球關(guān)閉滯后的問題?！?可在傾斜角達45°的井中使用?！褚?guī)格：φ38,φ44,φ57,φ70。,⑥ 斜井泵,● 在一個沖程中，柱塞總成的下腔和上腔分別完成進液和出液，實現(xiàn)了雙作用的目的。● 增大了排量，與同排量的螺桿泵相比，成本大大降低。與電潛泵相比，成本與能耗都大幅下降。 ● 規(guī)格：φ57/38、φ70/44、

13、 φ83/44、φ95/44 。,⑦ 雙作用泵,適用泵掛位置井斜達到80°，適用于大斜度井、水平井； 攜砂能力強，不砂卡，在不砂埋柱塞（泵）條件下均可保證正常生產(chǎn)，并可以在出砂條件下保持高泵效；泵效高：彈性間隙密封，密封間隙自動補償，漏失量相對普通泵（同一間隙等級）降低1/2以上，提高泵效；柱塞整體結(jié)構(gòu)為多級強開強閉，具有防氣功能；適用泵掛深；檢泵周期長，彈性間隙在出砂條件下可有效保護柱塞及泵筒工作表面。,柔

14、性金屬泵特點,柔性金屬泵技術(shù)參數(shù),AOC泵技術(shù)參數(shù),稀油出砂、腐蝕結(jié)垢井；稠油蒸氣吞吐出砂、腐蝕結(jié)垢井；最大井斜：40度;最高井溫：150℃；產(chǎn)出液含砂比例：≦10%；高氣液比（大于80）油井不適用。,AOC泵適用范圍,規(guī)格和普通抽油泵一樣。柱塞涂層材料經(jīng)過優(yōu)化匹配，使泵筒壽命延長,具有雙向保護功能，使泵筒與柱塞一直保持“無間隙”。凡爾座采用特殊材料制造，具有抗沖刷、抗沖擊作用。柱塞噴涂AOC－160M粉末，具有雙向保護

15、作用，減少磨損，大大提高泵效，是目前常規(guī)泵的理想換代產(chǎn)品。涂層材料中含有的減摩元素在摩擦過程中轉(zhuǎn)移到泵筒表面，并以片狀均勻分布，起到固體潤滑及保護泵筒表面的作用。,⑩ AOF雙向保護泵,AOF泵技術(shù)參數(shù),上泵是管式抽油泵，是單作用柱塞泵，也就是單向排液作功。下泵是雙作用抽油泵，也就是雙向都排液作功。其原理是利用活塞把泵筒分成兩個工作腔，上下兩腔都設(shè)有進液閥和出液閥，上行程時上腔排液下腔進液，下行程時，下腔排液，上腔進液。一個沖程，上

16、下兩腔分別完成了進液和排液。,⑾ 并聯(lián)泵,電動潛油離心泵簡稱電泵，是利用地面專用變壓器通過潛油電纜把電能傳遞給潛油電機，再通過多級離心泵把井液舉升到地面的一種機械采油方式。,5．電泵井,（1）電泵裝置的組成,（2）井口裝置,井口高壓密封端子10KV電壓絕緣性能>2500MΩ工作壓力25MPa溫度150℃,,潛油電機的外形為細長圓柱體，分單節(jié)和多節(jié)，節(jié)中分段，每段相當(dāng)一個小電機。每節(jié)電機由多個相同的小電機組成。在單節(jié)電機內(nèi)是

17、由同一個外殼、同一個繞組、同一根軸組裝而成的。它主要由定子、轉(zhuǎn)子、止推軸承、油路循環(huán)系統(tǒng)組成。,（3）潛油電機,保護器分為沉淀（沉降）式保護器和膠囊式保護器。膠囊式保護器上部為膠囊式結(jié)構(gòu)，內(nèi)裝有潤滑油，下部為沉降式結(jié)構(gòu)。特點：密封可靠，壽命長；電機油漏失少；機械密封分散，散熱性好。,保護器原理,（5）油氣分離器,油氣分離器是為了將井液中的氣體分離出，保證泵正常運轉(zhuǎn)的裝置。常用的分離器有沉降式和旋轉(zhuǎn)式兩種：沉降式分離器出現(xiàn)較早，但目前

18、由于分離效率低、適用范圍小已逐漸被旋轉(zhuǎn)式分離器所取代。,潛油離心泵就是一個多級離心泵（一般為196~394級,揚程一般為15~4500m）。由多個葉輪和導(dǎo)輪組成，分多節(jié)串聯(lián)。其轉(zhuǎn)動部分主要有軸、鍵、葉輪、墊片、軸套和定位卡簧等，固定部分主要有殼體、泵頭、泵座、導(dǎo)輪和扶正軸承等。相鄰兩節(jié)泵的泵殼用法蘭連接，軸用花鍵套連接。,（6）潛油離心泵,（7）潛油電纜,潛油電纜分為圓型和扁型兩種。,（8）變壓器、控制柜,變壓器的作用是將電源電壓變?yōu)殡?/p>

19、機所需電壓?？刂破恋淖饔檬强刂齐姍C運行，短路、過載、欠載保護。,電泵最早是由蘇聯(lián)人A.S.艾魯托諾夫于1923年研究發(fā)明的，并且把這種泵的概念介紹到美國。1926年美國第一臺潛油電泵在洛杉機問世，從此開始了潛油電泵用于原油生產(chǎn)的歷史。美國在潛油電泵的研究制造和使用方面已有近八十年的歷史，無論是在制造工藝，還是在應(yīng)用技術(shù)方面都居世界領(lǐng)先地位。我國是從1964年開始進行潛油電泵的研制和抽油試驗，于1981年由天津電機廠首先研制成功排量2

20、00m3/d,揚程為800m的潛油電泵機組。,（9）潛油電泵發(fā)展歷史,潛油電泵具有排量大、地面設(shè)備及向井下傳遞能量的方式簡單等特點，常作為高產(chǎn)井及中、高含水期油井提高排液量的一種采油方式。電泵的優(yōu)點：大排量，操作簡單，自動化程度高，適合斜井和水平井，容易清蠟，檢泵周期比較長等。電泵的缺點：下深受電機功率和耐溫等級的限制，可選排量受套管尺寸的限制，一次投資高，維修成本高，氣體影響泵效等。,（10）潛油電泵的特點,螺桿泵是一種內(nèi)嚙合偏心

21、回轉(zhuǎn)的容積泵，可以將介質(zhì)連續(xù)地，均速地、而且容積恒定地從吸入口送到壓出端。,6．螺桿泵井,單螺桿泵由法國人勒內(nèi)·莫依諾發(fā)明,距今已有70多年的歷史。螺桿泵應(yīng)用于原油開采是最近二十幾年的事情，它是為開采高粘度原油而設(shè)計的。我國從 80 年代末期開始研究和應(yīng)用螺桿泵舉升技術(shù)，進入 90 年代以后螺桿泵的研究與應(yīng)用開始加快。目前已形成排量為2-800m3/d、揚程為500-2000m的系列產(chǎn)品，并已在國內(nèi)各大油田推廣應(yīng)用。,（1）

22、螺桿泵技術(shù)的發(fā)展,（2）單螺桿泵工作原理,由于螺桿與襯筒內(nèi)壁的緊密配合，在泵的吸入口和排出口之間分隔成多個密封空間。隨著螺桿的轉(zhuǎn)動，這些密封空間在泵的吸入端不斷形成，將吸入室中的液體封入其中并自吸入室沿螺桿軸向連續(xù)地推移至排出端，將封閉在各空間中的液體不斷排出。,優(yōu)點：螺桿泵運動部件少，沒有閥件和復(fù)雜的流道，吸入性能好，水力損失小，介質(zhì)連續(xù)均勻吸入和排出，砂粒不易沉積，不易結(jié)蠟，不會產(chǎn)生氣鎖現(xiàn)象，同時螺桿泵采油系統(tǒng)又具有結(jié)構(gòu)簡單、體積

23、小、重量輕、耗能低、投資低、使用和安裝維修保養(yǎng)方便等特點，在舉升條件相同的情況下，與抽油機和電泵相比，一次性投資少、能耗低、適應(yīng)性強，具有明顯的優(yōu)勢。,（3）螺桿泵的主要特點,缺點：定子最容易損壞，每次檢泵，必須起下管柱；泵需要流體潤滑，定子彈性體易老化；不適合在注蒸汽井應(yīng)用；對井斜要求比較高。總壓頭較小，下泵深度受限制。,地面電控箱地面驅(qū)動裝置驅(qū)動桿螺桿泵,螺桿泵裝置,,（4）螺桿泵裝置的組成,詳細結(jié)構(gòu),7．氣舉采油,

24、氣舉是一種對油井適應(yīng)性較強的機械采油方式。它的舉升深度大，生產(chǎn)范圍大，井下測試工藝簡單。在有足夠氣源的條件下，通常被選為高油氣比、高產(chǎn)深井及定向井，特別是叢式井的采油方式。,（1）氣舉原理,（2）氣舉采油特點,氣舉采油的優(yōu)點： 排量大，小井眼中更優(yōu)越。 調(diào)整排量簡便，適應(yīng)廣泛的排量變化。 井下設(shè)備簡單，效率高，不受井溫限制，可進行綜合試井研究，適于高度自動化管理。 免修期長，操作及維修費用低，可用于斜井、小井眼井，可進行同井開采

25、。 防腐和防垢簡便。,（2）氣舉采油特點,氣舉采油的缺點：投資較高，須建壓氣站，循環(huán)管線，鋼材消耗大、利用率低，因此大井距大油田不宜采用，操作費用也很高。雙層分采井內(nèi)，如兩層距離大，井底壓力低，則氣舉下層困難。套管損壞井不宜采用。采用腐蝕性氣源時，舉身成本高。高壓氣舉不安全。易形成乳化物，給原油處理帶來一定困難。低排量時能量利用效率低。,三種常見的氣舉采油井下管柱,各種采油方式有各自的工作原理、舉升能力和對油井開采條件的