油套环空论文.pdf

石油钻采I艺2 0 0 0年 第2 2卷 第 4期 5 9 r 油套环空出油机采井采油机理分析 匿 塞 主 胜 利 后 1由管 理 局 海 6油 开 点套 司山 东 东营 z s 7 2 3 7 摘要胜 利埕乌油田邓 分机械 采油井存在油套 空出 由现象 文 中对油套环空 出油机 采井采油机理进 行 1深 入分析 认为机采井油套坷 空 出 由 主 要是母 由套环空 气举 引起 的 原油在秉底 成气液多相流 加上井底压 力足 够高 使 油套环空 出油成为可能 这种现 象使机 摹井存在 动液 面偏高假象 等问题 虽然由于 气举 造成油套环空 出 油是利 用气件 能量进 行强采的一种方法 但宴际 上台加剧油层 内原 油脱 气 加重地层 出砂 而且还 台对油井作业及 安奎产生 不丰 l 影响 所以在宴际生产中要尽可能 做到油套环空只放 气 采油 主 题 词 丝 塑 举机 理分 析 襄 z 炒 岳 曰 0 移 l 作 者简介陈建中 1 9 7 1 年生 1 蛐 年毕业于 工江石油学院幕油工程专业 现 在科学研究所工件 工程师 埕岛油 田是位于渤海湾浅海海域的胜利海上油 田 自投入开发以来 机械采油一直是其主要的采油 方式 目前 部分机械采油井存在油套环空出油现 象 为对机采井油套环空出油及相关 问题有明确的 认识 对其采油机理进行分析 口 题 的 提 出 根据报表 反映出的 1 0口油套环空 出油机械采 油 井基本情况统计 发现多数油套环空 出油井套压 高 于油 压 且气油比在 2 O 2 0 0之 间 原油 含水较 低 部分井出砂 含砂 0 0 1 另外 利用部分 电泵 井具备双翼生产 计量流程的特点 分别计量出油套 环空产量和油套合采产量 由此来确定油管 油套环 空产量 见表 1 从表 1可发现以下问题 1 虽然多数井套压高于油压 但从计量结果看 一 些井油套环 空产量却低于油管产量 另一些井油 套环空产量又高于油管产量 表 1 部 分井油 套分开计量结果 油昔油啃 油压 油套环空油嘴 套压 油套环 空产 屣 油套职 空气 液比 油 管产液 由蕾 气液比 井 号 mm P 1 MP a P MP a 7 z m m一 m d 口 m m U31 1 F一 2 6 0 2 1 6 2 8 2 4 r J 2 5 6 7l 04 71 62 B1 A l 7 O 2 0 8 l 5 8 3 6 3 7 1 8 3 2 L B25 C l 6 0 1 S 6 0 2 8 63 0 8 2 29 5 6 75 2 部分机采井开泵 生产时油套环空 出油 一旦 停 泵 油套环空也不出油了 采油机理分析 一 地质基础 埕岛油 田馆陶组油藏 自投入开发 来 油层累 计 产出大 由于注水工程滞后 地层压降较大 部分 井 进入溶解气g E 根据地层高压物性杯删压结果 对埕岛油 田油井井底压力和脱气状况有以下认识 1 埕岛一区 二区大部分井区地层静 压低于饱 和压力 地层 已经脱气 流压更低 井底脱气更为严 重 2 埕岛三区地层静压大于饱和压力 地层没有 脱气 但流压低于饱和压力 井底开始脱气 二 采油模型 为便于分析 采用简化采油模型的办法 将电泵 井和螺杆泵井简化成如图所示的采油模型 如果从节点分析的角度 可将该模型油管产油 设置 6 个 节点 油层供液边界 井底 泵底 泵 出口 维普资讯 6 0 石油钻采I艺Z 0 0 0年 第 2 2卷 第 4期 井 口油嘴前 油嘴后 油层流体遵照 I P R 曲线流入 井底 经垂直 倾斜 管流流 向泵底 经泵举升至泵出 口 再经垂直 倾斜 管流到井 口 最后通过油嘴到地 面 油 套环 空 自喷 机 米井 采 油 示意 图 在该模 型中 电泵井与螺杆泵井 的不同主要表 现在 1 电泵下深大于螺杆泵 更接近于油层 2 电泵扬程更高 其水力特性 曲线 与螺杆泵不 同 3 电泵下接的旋转式分离器比螺杆泵下接 的 沉降式分离器分离效果要好 4 相对于螺杆泵来说 电泵对砂 气 稠油更敏 感 三 机理分析 根据上述地质基础和采油模型 不难分析 油套 环空出油井的采油机理 原油在泵底已经脱气形成 气液多相流 经泵底油气分离器分离 大部分游离气 进入油套环空 油管依旧靠泵举 升采油 只是其中含 气量减少 而油套环 空 由于大量气体的掺入 形成 泡流 段 塞流 环流 油套环空流体 的综合 比 重降低 便形成了气举采油 由此看来 泵底油气分 离器是导致油套环空出油的关键装置 是油套环空 出 油的主要 动力 之一 也是油套环空气举 的 气 源 所 在 应该说明的是 油套环空 出油的基础是井底压 力 足够高 上述 气举作用 使油套环空出油的可能 性增大 对油套环空能够独立实现 自喷生产的井删 会增强其 自喷能力 由此可得出油套环空出油的 3个必备条件 井 底压力足够高 地层具备足够 的供液能力 原油气油 比足够高 且在井底已经脱气 泵底油气分离器正常 工作 油气分离器靠泵的抽汲作用工作 一旦停泵 油 气分离器不能工作 失去气源后油套环空气举不再 成立 油套环空 自喷 就会减弱 对地层压力较低的 井来说 就会导致所谓 停喷 这就是部分井停泵后 油套环空出油随之停止的原因 四 产量分类分析 根据油管 油套环空产量情况 可以将油套环空 出油井分成 4种情况 1 油管产量 高 油套环 空产量低 部分井 如 C Bl 1 F 一2 油 套装相同油嘴时 虽然油套环空压力 比油管高 但油管产量高 油套环空产量低 这一点可从嘴流公式中得到解释 根据嘴流公 式 当嘴后压力 回匝 嘴前压力小于等于 0 5 2 8时 q c p h d R 式中 q 产量 r l l d h 嘴前压力 MP a d 油嘴直径 I T I I l l R 气 油 比 m m f m 系数 一般 在 0 5 0 8之 间 从上式可看出 当油嘴相同时 产量不仅与嘴前 压力有关 还与气油比有关 部分井虽然套压较高 但 由于 油套环 空气体 产量高 即油套环 空气油 比 高 所以其产量仍然较低 在油套环空出油机采 井里 这种情况属于最正 常的 2 油管产量高 油套环空产量也 高 这种情况 是泵效高 超过 1 0 0 油套环空产量也高 C B 1 A 一 1井属于这种情况 由于泵工作正常 泵效高 油 套环空也出油 即地层能够 同时满足油 套供液 可 认为泵排量选择偏小 在综合考虑采液强度的情况 下 可考虑下次作业时换大泵 这些井停泵后 部分油套环空仍有 自喷能力 3 油管产量低 油套环空产量高这种情况是 泵效低 油套环空产量高 CB 2 5 1 C 1井即属于这 种情况 这种情况实际上是不正常生产 其原因有两 种可能 1 电泵本身出故障 如泵反转 泵轴断 泵吸 入 口堵等 从 C B 2 5 1 C一1 憋压结果验证了该井电泵 工作不正常这一结论 对该井进一步调相序憋压 测 产量结果见表 2 从表 2可看出 目前相序正确 电泵为正转 可 认定电泵工作不正常 2 大量气体进泵影响泵正常工作 当原油溶 解气油比高且地饱压差小时 在泵底大量脱气 脱气 维普资讯 陈建 中 油 套环 空 出油机 采井 采油机 理分 析 6 1 量超过油气分离器的处理能力时 就会有大量气体 进泵 选时 既减小泵的容积效率 也降低电泵实际 扬程 从而导致油管产量低 这种情况下 就应该调 整生产参数 减小脱气的影响 可采取油 套分开计 量产液量和产气量来判断 4 油 管产量低 油套环 空严量低这种情况属 于不正常情况 一般出现在泵不能正常工作 但有较 弱 自喷能力的机采井上 五 相关问题讨论 1 关于动液 面 动掖 面反映的是流压 静掖面 反映的是静压 一般来说 在相同条件 下 静压应高 于流压 机械采油井开泵生产时油套环空出油 认为 该井动液面在井 r 3 是否就此认为该井井底压力很 高 静掖面也在 井口呢 这个问题从上面的分析可得出结论 机械采油 井开泵生产时 大量气体经分离器进入油套环空 油 套环空掖柱综合 比重下降 在相 同井底压力条件下 液面会上升 造成 动液面偏高假象 部分井甚至会 导致油套环空出油 因此 不能认为静压高于流压 静液面就一定高于动液面 对具体的井应结合测得 的井底压力资料 或静液面 进行综合分析 为更清楚地认识这 一问题 可根据 C BI I F一2 井测压结果 见表 3 概算 表 2 C B 2 5 1 o一1井调相序检测情况 油量油啃 油套环空油啃 油压 回压 套压 电压 电漉 油套产液 憋 压 奋注 mm mm p 1 MP a P MI a 加 MP a V I f 0 t d 23 5 2 mi n 油 压 由 0 9 6 0 6 0 0 9 0 8 5 2 1 5 0 2 4 6 6 4 6 M P a上 升 到 1 0 调 相 序前 24 5 M P a 25 4 6 0 6 0 0 9 0 8 5 2 I 7 5 0 2 4 0 2 mi n油 压 不起 调 相 序瘩 23 3 3 0 9 m i n 油 压 由 1 4 6 0 6 0 1 4 0 8 5 2 1 8 0 0 3 3 0 8 5 7 MPa上 升 到 2 1 调 回相 序 33 0 M Pa 表 3 c B 1 1 F一2井井底压力监测 结果 枣 考饱 和 压 靠 井 号 测 压 帛统 测 试 时 间 油 层 虎压 MP a 油 层 静 压 M P a 誊 考井 号 饱 和压力 MP a 电 子 压 力 计 剥 压 CB F一 2 1 9 9 9 2 5 2 8 8 7 9 l 0 7 3 CBn E一 6 1 2 6 7 毛 细 钢 管 刑 压 已知 C BI 1 F 一2井油层中探 1 3 8 9 6 m 如果以 油套环空纯油柱 液面在井 r 3 来折算 并底压力 其 井底压力应为 P p g h ph 一 1 3 6 4 M P a j 式中P 井底 压力 MP a P 原油密度 g c m 油层中部深度 m P h 井 r 3回压 MP a 显然 井底压力值远大于实际测得的并底流压 同时也大于油层静压 也就是说 该井静液面不可能 到井口 但动液面却到了井 r 3 油套环空出油 这也 从另一个侧面映证 丁单靠流压独立举升难以实现 自 喷生产的结论 因此 可得 出以下 推论 1 当在同一时间 或基本在 同一时间 测得 1 r 3井动液面高于静液面时 不能简单认 为测量结果 错 误 2 一个区块部分机采井套管 出油或动液面很 高 不能说 明该区块地层压力也高 对不同的井应结 合测得的井底压力资料分别进行综合分析 3 j对少数液 面低而泵挂浅的井来说 生产中 动液面较高 能够维持生产 一旦停产 静液面下降 到泵挂 以下 可能再也抽不上液体了 因此 对这些 井来说 保持连续生产尤为重要 维普资讯 石油钻采f L艺2 0 0 0年 第 2 2卷 第 4期 2 地层脱 气问题根据上 面的分析 部分机采 井原油在地 层已经开始脱气 下泵深度靠近油层的 电泵井更易造成地层脱气 这就涉及到地层脱气问 题 开泵生产时 在靠近井筒 附近形成一定直径范 围的 脱气圈 虽然地层睨气后形成溶解气 驱 在 短期内会提高地层供液能力 但脱气后原油变稠 同 时在地层中形成气 疆 多相流动 一段时 闻后原油相 渗透率下降 为达到一定 的产液量 会造成井底压力 进一步下降 这样 不仅会降低采油指数 可能导致 井底供液不足 还会增大地层脱气范围 加重地层出 砂 所以 地层脱气不利于油井长期稳产 3 关于油套环空生产对于需要维持 高产量生 产的井来说 由于气举造成油套环空 自喷 生产 似 乎不失为利用气体能量进行强采的一种途径 然而 油套环空生产实际上会加剧 油层内原油脱气 进一 步降低井底压力 加重地层出砂 另外 油套环空生 产对油井作业及安全不利 易导致封隔器上沉砂 沉 积其它机械杂质或油套环空结蜡 会加重下次作业 时起封的困难程度 油套环空产油可能使封 隔器上 排气阀损坏 这样不仅不能保证海上油井安全 还可 能导致下次作业无法循环压 洗井 因此 在 实际 生产过 程 中 尽 可能做 到油套环 空 只放气 不采油 结 论 1 井底压力 足够 高是油套环空出油的基 本条 件 机采井油套环空出油实际上是 油套环空气举 生产 井下油气分离器分离出游离气体进入套管是 导致 油套环空气举 的主要原因之一 2 虽然套 压高于油压 但 由于油套环空 内气体 含量高 部分井油管产量仍高于油套环空产量 3 泵停止生产 分离器不再工作 油套环空气举 也会失去 气源 油套环空就可能停止 自喷 生产 4 对油套环空出油井 可根据油 套产量情况分 别进行分析 5 油 套高速强采会加剧地层内原油脱气 进一 步增大井底生产压差 加重地层出砂 不利于油井长 期稳 产 同时 油套环空生产还对油井作业及安全不 利 6 游离气体进入油套环空 会形成 动液面偏高 假象 应结合测压结果 或静液面 综合分析地层压 力状 况 雌者附百 采文在 完成过程 中得到海洋石 油开发公 司牛 世 龙 枭新又 胡才 专 阁 龙祥 丰聿强 董骨 勇 黄哗 悔 的指 导 支 持 和 帮助 谨 此 致 谢 参考文献 王 鸿 勋 喂 堪 等 编采油 工 艺 原 理北 京 石 油 工 业 出 I 丘 社 l 9 8