同心双管喷射泵排砂采油工艺.ppt

胜利油田隆迪石油技术 装备 有限责任公司2016 03 07 同心双管喷射泵排砂采油工艺 目录 二 工艺特点 概述 三 应用效果 四 实践认识 一 同心双管喷射泵排砂采油工艺技术简介 疏松砂岩油藏是我国原油生产的主力类型油藏之一 分布范围较广 储量大 产量占有重要地位 但此类油藏开发遇到以下困难 1 油井出砂严重 2 传统的防砂开发将导致油井产量降低 3 传统机械采油方法导致油井杆 管 泵磨蚀严重 砂卡现象频繁发生 4 频繁防砂和作业导致生产成本增加 概述 为了解决出砂油藏油井生产管理中存在的突出矛盾 我公司自行研制开发了一种新型排砂采油工艺新技术 该技术根据水力射流原理 通过特殊的井下工艺设计 使地层砂能够顺利排出地面 自2001年6月开始研制 对工艺结构 液体流道 地面管汇及设备的配套 主要部件的材质等进行了不断的改进和完善 在大量室内试验的基础上 现已成熟应用在大港 胜利等油田18个油田区块的276口井 该技术获国家发明专利 专利号ZL00111133 7 概述 地面结构 一 同心双管喷射泵排砂采油工艺技术简介 单井流程 井组流程 由地面泵 变频控制柜 油气水砂分离罐 特制井口配件和计量仪表等五部分组成 地面结构 控制地面泵转速 可调节排量生产 实现油气水砂的分离和产油外输 满足同心双管生产需求 实现排砂采油生产 为动力液增压 为井下射流泵提供动力 一 同心双管喷射泵排砂采油工艺技术简介 73 89 mm混合液管m 绕丝筛管深m 48mm动力液管m 井下泵m 油层 m m 丝堵m 井下结构 一 同心双管喷射泵排砂采油工艺技术简介 以高压水为动力驱动井下泵工作 以动力液和采出液之间的能量转换达到排砂采油目的 基本工作原理 一 同心双管喷射泵排砂采油工艺技术简介 在采出液举升过程中 该技术具有降低产出液粘度 阻止地层砂后沉等功能 可保证地层砂及粘度较高的稠油顺利排至地面 动力液由井口 48mm油管到达井下排砂采油装置 地层产出液携地层砂通过尾管被吸入到井下排砂采油装置的喷嘴 喉管之间并随动力液一起进入喉管 在喉管内动力液和产出液混合形成混合液 增压后的混合液沿 48mm油管和 73 89 mm油管之间的环空到达地面 射流泵工作原理 1泵筒上部 2 高压腔室 3 泵体 4混合腔室 5密封机构 6低压腔 一 同心双管喷射泵排砂采油工艺技术简介 在砂粒的举升过程中 井下管柱每个横截面的液体流速均大于砂粒的沉降末速的两倍以上 以保证地层砂能顺利地排至地面 下表是根据石油大学李明忠教授关于 垂直井筒携砂规律研究 论文 计算出不同粒径砂粒沉降末速和保证上升的最低液流速度 1 煤粉 携带液体为清水 粘度1mPa S 煤粉密度1400kg m3 在1200 1600kg m3之间 煤粉的球形系数为0 85 2 地层砂或压裂砂 携带液体为清水 粘度1mPa S 砂子密度2650kg m3 砂子的球形系数为0 85 颗粒举升原理 一 同心双管喷射泵排砂采油工艺技术简介 颗粒举升原理 煤粉 一 同心双管喷射泵排砂采油工艺技术简介 颗粒举升原理 砂子 一 同心双管喷射泵排砂采油工艺技术简介 当砂粒直径0 2mm 尾管最低排量9m3 d 排量不足可套管掺水 混合液管最低排量19 4m3 d 工艺特点 当煤粉直径0 8mm 二 工艺特点 产出液中各种物质浓度降低 原油形成水包油乳化液 适应稠油举升 保证较高粘度稠油的正常举升生产 工艺特点 高温动力液 产出液加热降粘 动力液加入 充分搅拌乳化 动力液添加化学剂 使原油降粘 地温较高 原油低降粘进泵 较深泵挂 可最大限度放大生产压差 实例 D35 15 11井8400mPaS的粘度正常生产 井下所有液体均为连续流动 流动阻力小 提高油井产量 随堵塞物 游离砂的采出 渗透性能变好 二 工艺特点 混合液中的气体可以降低井筒混合液的密度 适应较大的气液比 辅助举升 减少举升能耗 混合液中的含气量较少 泵吸入口在油层之上时 泵吸入口在油层之下时 不影响举升 游离砂 堵塞物采出 渗透性能改善 渗流阻力变小导流能力提高 工艺特点 应用385口井 斜井 水平井318口 占82 3 斜井最大井斜角84 水平井井下泵下至A点 单井最大排出砂量8 7m3 产出液最高含砂量92 3 从事同心双管射流泵工艺技术研究 生产 配套的专业公司 有一批从事同心双管射流泵工艺技术多年的工程技术人员 工艺成熟度高 二 工艺特点 全角变化率的影响 井口与井下工具没有运动部件 生产过程中固定阀处于常开状态 适应斜井 定向井 水平井 无杆管偏磨 固定阀不漏失 任意角度下均能举升生产 工艺特点 二 工艺特点 水平井简易气锚结构 水平井 吸入口有绕丝筛管保护 油 煤 层下界之下 不会砂粒埋层 井下泵位置 定向井直井 A点或水平段最低点 吸入口有绕丝筛管保护 吸入口有简易气锚结构 不会砂粒卡泵 进泵前气液分离 较高沉没度生产 防止大颗粒杂质进泵 工艺特点 二 工艺特点 扬程 动液面 生产参数合理 系统效率高 确定流量比和压力比 井口设备能力 工作压力 排量 产液量 最大效率 计算喷嘴 喉管直径 基本术语面积比R 喷嘴面积 喉管面积流量比M 地层产液量 动力液量压力比H 混合液出泵压力P2 地产液入泵压力P3 动力液入泵压力P1 混合液出泵压力P2 工艺特点 二 工艺特点 积累了丰富的生产管理经验 完善了生产过程中的各项管理制度 现场服务 对油 煤 井生产过程中出现的问题可及时技术服务 调整解决 调参 更换泵芯等 制度完善 服务及时 维护方便 作业免修期长 无需动管柱液力起下检泵 捞井下泵芯周期14 25月 动管柱检泵周期930天以上 动力液 本井 区 污水 简单沉降分离 方便 费用低 最高扬程 小于3000m 最大产液 小于400m3 d 工艺特点 二 工艺特点 现场应用 2000年开始应用总井数385口 排砂采油井276口 斜井水平井218口占78 98 斜井最大井斜角84 水平井下至A点 其他3口 煤层气井106口 作业免修期930d 最高造斜点230m 单井最大排砂8 7m3 混合液最多含砂92 3 三 应用效果 煤层气井应用 2011年7月应用于煤层气井生产 至2014年底共106口井 其中直井6口 水平井18口 定向井82口 取得了巨大成功 特别是在水平 H 井上的成功应用 泵深下至水平段的 A 点 使得煤层气水平井的开发改变了 U 井的完井模式 取消了 V 井 直接利用 H 投产 三 应用效果 三 应用效果 油井应用 排砂采油工艺自2000年投入现场应用以来 分别在胜利油田和大港油田的十五个不同的油田区块上进行了现场应用了276口井 其中斜井218口 占78 98 水平井18口 占6 5 三 应用效果 三 应用效果 三 应用效果 金9区块使用该工艺整体开发 自2004 8第一口井投产以来 至目前共有49口井进行排砂采油工艺生产 规模应用 金9区块 三 应用效果 金9区块储层主要以粉细砂岩为主 孔隙度为33 7 38 2 渗透率1652 10 3 m2 粒度中值0 18mm 泥质含量12 4 原油粘度162 5680mPa s 造斜点在240 400m 油稠 泥质含量高 出砂严重 天然能量不足等因素严重影响油井正常生产 虽曾采用过蒸汽吞吐和高压砾石充填工艺 配套地面驱动螺杆泵生产但均未获得成功 2004年8月开始应用该工艺 通过排砂解堵和 先排后防 等措施 到目前共投产8个平台49口井 部分井峰值产量达到15吨 日以上 有20口井的作业免修期超过1000天 其中金9 4 X10井作业免修期长达67 8个月 而金9 6 X8自2005年12月投产以来一直稳定生产75 6个月而未作业 取得了显著经济效益 规模应用 金9区块 三 应用效果 1 平台 5口井 2004年8月投产 日液27 4吨 日油21 2吨 平台由于管漏平均检泵周期966天 规模应用 金9区块 三 应用效果 2 平台 5口井 2005年6月投产 日液53 9吨 日油40 1吨 平台由于管漏平均检泵周期859天 规模应用 金9区块 三 应用效果 3 平台 9口井 2005年6月投产 日液116吨 日油98 5吨 平台仅有2口管漏检泵井 平均检泵周期1203天 油井长寿时间平均1557 7天 含其他措施检泵时1238 6天 规模应用 金9区块 三 应用效果 作业井次55井次 油井总数49口 压裂防砂20井次 占36 36 改层13井次 占23 64 油管漏失22井次 占40 捞泵周期14 25个月 维护方便免修期长 免修期995天 规模应用 金9区块 三 应用效果 金9 6 X8自2005年12月投产以来一直稳定生产75 6个月而没有进行作业维护 并且整个区块49口井没有因为该工艺技术而造成作业修井 油井利用率100 三 应用效果 排砂采油油井平均单井实耗功率为14 1kW 百米吨液耗电8 94kW h有杆泵油井的平均单井实耗功率为6 24kW 百米吨液耗电为8 37kW h 百米吨液耗电 规模应用 金9区块 三 应用效果 金8区块共6个平台22口井使用该工艺 2008年10月投产 平均单井日液15吨 平均单井日油9 3吨 金8 7平台 4口井 2008年10月投产 日液75吨 日油46 5吨 金8 7累计出砂8 7m3 规模应用 金8区块 三 应用效果 7口井 2006年2月投产 日液116 5吨 日油72 4吨 海油陆采 垦东641区块 三 应用效果 垦东191区块 5口井 2006年2月投产 日液121吨 日油77 4吨 海油陆采 垦东191区块 三 应用效果 胜利日报2009年3月9日报道 海油陆采 老163区块 三 应用效果 中国石化报2009年8月11日报道 海油陆采 老163区块 三 应用效果 1996 112000 112002 09 时间 该井1996年11月投产 2000年8月供液不足 2002年9月采用排砂采油工艺生产 初期日产液8 1t d 日产油6 9t d 含水15 至2003年2月份日产液量就达到18 2t d 日产油9 7t d 为了保护油层该井控制生产 日产液 20t d 峰值日产液30t d 动液面恢复404米 增产效果明显 郑408 8井排砂采油前后生产曲线 排砂解堵稠油冷采 郑408区块 三 应用效果 从Y8 X65井混合液含砂和动液面变化曲线可以看出 随着游离砂 悬浮物等杂质的采出 近井地带渗透性逐渐变好 对应的动液面逐渐升高 在20天的时间内由原来的近380米上升到210米 排砂解堵稠油冷采 营8 X63区块 三 应用效果 从Y8 X65井混合液含砂和动液面变化曲线可以看出 随着游离砂 悬浮物等杂质的采出 近井地带渗透性逐渐变好 对应的动液面逐渐升高 在20天的时间内由原来的近380米上升到210米 排砂解堵稠油冷采 营8 X63区块 三 应用效果 草104 x37井 蒸汽吞吐生产 第一 二个周期采取的举升方式为皮带机 70的抽稠泵加电热杆 第三 四个周期采取的排砂采油工艺技术 油井不防砂直接采用排砂采油工艺生产 排砂采油与抽油机 有杆泵生产时相比 周期生产时间延长3 31倍 周期产液量提高3 61倍 周期产油量提高2 63倍 该井2010年12月14日由于邻井注汽 气串而停井 蒸汽吞吐应用 草104区块 三 应用效果 WZ41 3X15井 蒸汽吞吐生产 前7个吞吐周期采用先期防砂 抽稠泵采油生产 平均周期注汽量2550t 平均周期生产天数157天 平均周期产油量729t 油汽比为0 28 油井生产时率79 第8个周期不防砂直接采用排砂采油工艺生产 正常生产10个月后发现砂埋尾管 后采用绕丝管充填防砂生产 第9周期的注汽量2231t 比前7个周期平均值减少319t 周期生产天数308天 是前7个周期平均值的1 96倍 周期产油量1593t 是前7个周期平均值的2 18倍 周期油汽比为0 71 是前7个周期平均值的2 53倍 峰值产液量达到53t d 产油量达到33t 蒸汽吞吐应用 王庄41区块 三 应用效果 蒸汽吞吐应用 王庄41区块 三 应用效果 蒸汽吞吐应用 垦东701区块 垦东701区块处于黄河入海口自然保护区内的滩海地区 生产层段为Nm及Ng上 Nm 37 2 d50 0 34mm k 33 7 10 3 m2 t 45 o 0 9838g cm3 3989mPa s 总矿化度20123mg L 油层垂深681 1m 690 3m 压力系数0 97 布井 3个平台39口井 其中定向井35口 水平井4口 Ng上 d50 0 2mm k 30 7 10 3 m2 t 51 9 o 0 9687g cm3 3296mPa s 总矿化度24950 7mg L 压力系数0 97 造斜点 200m 定向井最大井斜70 水平井90 三 应用效果 蒸汽吞吐应用 垦东701区块 2013 1月同心管射流泵排砂采油工艺技术生产 2015 6月转为同心管射流泵注采一体化生产 蒸汽吞吐热采应用效果 累计投产39口井 累计使用12口井 单井最多吞吐轮次6次 单井最多吞吐轮次2次 井下泵能满足蒸汽吞吐回采时的温度要求 满足该区块油井的生产要求 三 应用效果 高凝油应用 疃3 4井 生产层位 孔二段油层埋深 866 5 884 5m渗透率 38 77 10 3 m2原油密度 0 8312g cm3动力粘度 9 63MPa S原油含蜡量 12 7 凝固点 33 油层温度 43 44泵 井下电磁加热炉新投 产量较低压裂后平均日产液2 6t 日产油2 0t注水见效 日产液5 31t 日产油5 31t2个月后含水99 含砂达39 油井停堵水后依然出砂 开井14h出砂卡泵 1 出砂严重 生产过程含砂量曾达39 2 结蜡严重 易形成蜡卡 生产 难点 基础数据 在含砂4 含泥50 条件下 应用排砂采油工艺技术能保证油井正常生产 替代了井下电磁炉加热装置 累计生产415天 日增液12 16动液面上升300m左右 效果 三 应用效果 高压注水管网供动力液 对于油井距离较远 分散较广 不在同一个区块的具体情况 利用各区块的注水管网 使用注水井用高压注入水作为动力液来保证排砂采油工艺技术的实施 大港油田采油一 三 五 六等采油厂在东西方向30km 南北方向20km的区域内应用29口井 在注水压力11 13MPa的条件下 满足了油井生产需求 三 应用效果 美国VACA油田 PV2井 生产难点 粘度高 24860mPa S 37 700C 810 9mPa S 93 300C 109 3mPa S 148 900C 出砂严重 含砂量最高达8 14 机械杂质 高达14 常规生产 蒸汽吞吐 注入蒸汽11550桶 有杆泵举升 初期日产液量131桶 含水100 2个月内产液量下降至不足10桶 天 排砂采油 不防砂采用排砂采油蒸汽吞吐工艺投产 累产液19938桶 平均日产液338桶 累产油3019桶 平均日产油51桶 最高日产油290桶 三 应用效果 美国VACA油田 PV2井 正常生产2个月 由于套管固井水泥损坏 造成顶水突进 水串 含水急剧升高 98 99 而停井 三 应用效果 四 实践认识 该工艺自投入现场应用一来单井最大出砂量8 7m3 后期采取措施 排防结合 防砂 产出液最高含砂92 3 对于出砂量 10 砂粒直径小于2mm且供液能力强的油井 可以直接采用排砂采油工艺 实现油井不防砂生产 携砂能力强 出砂管理是介于冷采和防砂之间的一项新技术 与传统防砂技术相比 该技术通过有控制地引导地层出砂 既能减少完井投入 又能明显提高油藏产能 出砂管理是一个系统工程 国外加拿大 苏丹等国的一些油田进行过这方面的研究和现场应用 取得了较好的效果 出砂管理主要包括一下几部分内容 1 储层内部出砂机理研究 2 完井方式研究 3 含砂液体井筒举升技术研究 4管壁及下井工具的抗磨损能力研究 5 地面处理能力分析 6 综合技术经济评价 四 实践认识 油井出砂管理 井下泵芯及喷嘴喉管的选择 油藏情况 试油及邻井生产资料 原油物性 测井曲线等 开井初期的出砂管理 油井生产初期按油井严重出砂进行出砂管理 控制油井产液量 达到控制油井出砂量的目的 保证流体在生产管柱任意截面的流速均大于砂子的沉降末速2倍以上 在生产过程中 根据油井动液面 混合液含砂量和产液量的变化 及时调整套管掺水量和井口动力液压力和排量 即低动力液压力和排量 高套管掺水量投产 不断减少套管掺水量 提高动力液压力和排量 逐步提高油井产量 直至停止套管掺水 使地面泵和井下泵在合理的工作参数下工作 完成排砂生产过程中开井初期的出砂管理 四 实践认识 油井出砂管理 开井管理 出砂严重油井的出砂管理 对于出砂不太严重的井 通过开井初期的出砂管理 出砂量维持在一个较低的范围内 无需采取其他措施 即可保证油井的正常生产 对于出砂特别严重的井 地层出砂持续不断 高含砂量生产时间长达几个月 甚至出现涌砂 对这部分油井为了防止地层坍塌 则需要采取排砂 防砂相结合的出砂管理办法进行综合治理 即先将井筒近井地带的游离砂和悬浮物等堵塞地层的杂质排出 然后进行环空砾石绕丝筛管充填 以阻止地层骨架砂的排出 在防砂过程中 充填砂粒径应尽最大可能的放大 能够继续排出地层中的粉细砂 杂质及悬浮物 四 实践认识 油井出砂管理 排防结合 四 实践认识 先排后防 油井出砂管理