分层采油工艺管柱研究与应用.doc

分层采油工艺管柱的研究与应用摘要：为有效降低钻采、开发成本，华庆油田研究应用分层采油技术，在实践中发现，部分井因为封隔器坐封载荷过大造成管柱弯曲，分采泵无法正常抽汲，针对这一问题，研究设计了新型分采工艺管柱，现场试验表明，该分采技术不但能有效控制坐封载荷，还能有效解决层间干扰，提高单井产量。关键词：华庆油田 分层采油 分采泵 层间干扰近年来随着探明储量的进一步落实，华庆油田部分区块发现了多套含油层系局部叠合的现象，为了有效降低钻采成本，华庆油田采用了一套井网开采两个含油层系，并在部分井试验了分层采油工艺技术。在开发试验过程中发现，华庆油田所使用抽油机机型较小，需严格控制封隔器坐封载荷，以防因坐封载荷偏大，造成管柱或分采泵弯曲，抽油机无法带动现象。为了简化现场施工，严格控制坐封载荷，提高坐封成功率，特研究设计了新型分层合采工艺管柱。一、工艺管柱结构设计1、管柱结构该工艺管柱主要由分采泵、补偿自锁封隔器、花管等部分组成。2、工艺原理 通过油管将补偿自锁封隔器、分采泵等井下附件下放至预定位置，然后通过上提旋转下放的机械方式将封隔器坐封，并使封隔器上的伸缩补偿器处于工作状态；然后下入柱塞和抽油杆完井，调防冲距进行开抽。此时上下层原油经分采泵对应通道腔室进入泵筒，并在上柱塞上端混合，然后沿油管上升至地面，实现分抽混出的举升方式。二、关键部件设计1、补偿自锁封隔器该封隔器是一种自封式封隔器，它主要依靠皮碗与套管的过盈接触来达到封隔油套环空的目的，用补偿器来消除油管蠕动对皮碗的摩擦和解决油管或泵筒弯曲造成载荷增加导致分采泵无法正常开抽现象。另外鉴于华庆油田油井出砂比较严重，特对封隔器增加了防砂功能，其胶皮位于卡瓦上部，可有效防止砂埋、砂卡。 2、泵的选型为了满足华庆油田油井实际开采工艺需求，同时考虑到华庆油田气油比过高（115m3/m3），防止气锁造成分采泵下泵不能正常工作，影响油井产量，经调研国内多种型号分采泵，选用了两腔室防气分采泵。三、封隔器坐封载荷计算封隔器坐封后，若不考虑其他影响因素，则管柱轴向任一点受力如下图所示，管柱轴向任一点x受力为：，以下为正方向。一空气中每米管柱的质量, 。一管柱上任一点到管柱顶部的距离,；一封隔器对油管的作用力(封隔器坐封载荷)；在中和点处，管柱轴向受力为零，即,即。以中和点为界管柱受力可分为两个部分，中和点以上部分管柱受拉,处于自重伸长状态；中和点以下部分管柱处于自重压缩状态。为防止分采泵受压发生弯曲变形，必须确保分采泵处于悬伸状态，因此需严格控制坐封载荷，确保分采泵位于中和点或中和点以上位置。即：在实际生产过程中，随着泵的往复运动，油管内液柱重量将交替作用在油管和抽油杆上，使得油管受到拉伸和压缩。封隔器坐封后，管柱两端被锚定，随着泵的往复运动，油管所受载荷将作用至封隔器上，由上式可知，封隔器所受压力增大，中和点将上移，为解决此问题，特对封隔器进行改进，在其上部增加油管伸缩短节。四、现场应用陈X井位华庆油田分采井，地面抽油机型号为CYJW7-2.5-18HF，油井动液面1400m采用27/8英寸平式油管生产，设计44/32分采泵泵挂位置1500m，Y221封隔器位置2100m，所产原油密度为0.85g/cm3。为保证管柱中和点位于分采泵下部，封隔器坐封载荷：查采油技术手册可知，27/8英寸油管，管柱外径，将其代入上式可得考虑到现场实际工况，将补偿自锁封隔器自锁销钉剪切力设置为50KN。则中和点位置为L中=1564m1500m，中和点位置位于泵下方。封隔器坐封后，泵正常生产时，作用在油管上的液柱重量为：油管弹性模量经计算，作用在油管上的液柱引起的油管伸缩量L=0.0992m=9.92cm 2010年3月对陈X井进行下分采泵作业，封隔器坐封压力50KN，完井上抽，生产正常。陈X井下分采泵前，日产液3.39m3，日产油2.43m3；下入分采泵后，日产液4.71m3，日产油3.08m3，措施效果比较明显。五、认识与结论1、通过现场试验，验证了该分层合采工艺管柱的可行性，并为日后进一步研究和现场应用奠定了技术基础。2、该工艺管柱能够有效控制坐封载荷，消除泵筒和油管弯曲，减缓油井生产过程中封隔器向下蠕动现象，还可有效利用井口原有设备（抽油机、井口），减少投资；但是该工艺管柱所用封隔器无法重复利用，其在解封后必须更换，否则无法重新坐封。3、该工艺管柱解决了封隔器坐封后，封隔器下部环空密闭，下部油层气体无法排放，容易导致分采泵气锁问题。该工艺技术满足华庆油田多层系开发实际需要（华庆油田气油比较高），有利于发挥出各层潜力，提高单井产量。参考文献:1孙利民注水管柱应力与轴向变形分析石油机械,1999, 27 (7): 38392刘占广卡瓦式封隔器在井下的受力分析石油钻采工艺, 1994, 16 (5): 53593王隆惠,李洪春,刘汝福高压注水井套管保护管柱受力分析探讨石油矿场机械, 2004, 33 (增刊): 39414宋瑜,万德立,史云沛等工程