最新采油工艺技术讲座分解

最新采油工艺技术交流一、采油采气二、措施三、生产测试四、堵水调剖五、地面工程汇报提纲一、采油采气双作用泵系统为了二次采油井大排量采液及深井生产的需要，美国连续油管公司研发了一种应用双作用泵的人工举升新方法。其应用普通的游梁式抽油机，用连续油管做抽油杆柱，井下泵柱塞做往复运动，抽油机的上下冲程运动都被利用起来从井下举升液体。如图所示，在下冲程时，生产流体经连续油管到达地面。上冲程时，流体经连续油管和生产油管之间的环形空间到达地面。抽油过程：上冲程时，下腔室充液；泵筒固定凡尔打开；柱塞游动凡尔关闭；浮动游动凡尔打开；环空固定凡尔关闭；流体通过浮动游动凡尔被驱到油管和连续油管之间的环形空间。下冲程时，上腔室充液；泵筒固定凡尔关闭；柱塞游动凡尔打开；浮动游动凡尔关闭；环空固定凡尔打开；流体通过连续油管由下腔室被驱到地面。一、采油采气抽油过程：上冲程时，下腔室充液；泵筒固定凡尔打开；柱塞游动凡尔关闭；浮动游动凡尔打开；环空固定凡尔关闭；流体通过浮动游动凡尔被驱到油管和连续油管之间的环形空间。下冲程时，上腔室充液；泵筒固定凡尔关闭；柱塞游动凡尔打开；浮动游动凡尔关闭；环空固定凡尔打开；流体通过连续油管由下腔室被驱到地面。泵的设计为一个柱塞/泵筒结构，具有两套独立的游动凡尔和两套固定凡尔。由于充分利用泵的上下冲程，每冲程可以多产液80%，使得该系统成为二次采油井中电潜泵和螺杆泵的一个有力竞争者。除具备针对二次采油井的目的外，该系统还可以解决深井中与油杆柱有关的问题，在相同的产量下，可使用小直径柱塞，这样就减小了流体重量作用在杆柱上的应力。双作用泵系统一、采油采气下冲程杆式泵TexasMt.Vernon能人泵公司引入了一个有杆泵的革新概念，它通过分担上冲程和下冲程间的流体提升载荷和出油管线需求的压力来减小抽油杆应力反向。这种既可用于杆式泵也可用于管式泵的新系统的主要特点是：1）泵柱塞伸出泵筒进入油管（即使在下冲程的底也是如此）；2）光杆直径与泵柱塞直径相同，如图。普通的抽油系统柱塞较短，完全在泵筒内。在上冲程游动凡尔关闭，抽油杆柱举升油管内柱塞直径液柱的重量和管线回压，使液体流出井筒。在下冲程，游动凡尔打开，杆柱向下推使柱塞进入载液泵桶。Skillman下冲程泵系统改变了上面的情况，消除上冲程管线回压载荷，并将其施加到下冲程上，这样就减少了抽油杆应力反向。一、采油采气在上冲程时，游动凡尔关闭，柱塞下面的泵筒充液。为了做到这一点，抽油杆柱必须提升直径为柱塞直径的液柱到地面，因油管内的容积不变，因此抽油杆柱不承载管线回压。然而在下冲程时，随着柱塞下行，油管内容积要改变，驱使游动凡尔和固定凡尔间的液体进入油管。这种作用（主要反映在被拉入圈闭的液体中的光杆径向上的压力增加）驱替进入油管的液体流入出油管线。由于液体驱替压力是由抽油杆柱重量提供的，进一步减少了下行程上的输入功率和杆柱应力反向。下行程泵优点包括：1）减少功率的需求量（最大和最小载荷很接近）；2）每桶产液需要较低电耗；3）泵效较高（比相同尺寸常规泵产液更多）；4）能有效地处理固体，如压裂砂地层或地层砂、硫酸铁。下冲程杆式泵一、采油采气新型两级杆式泵设计独特，首次应用静液重量解决气锁或气体干扰问题。如图所示，该系统包含一个带有游动凡尔和固定凡尔的下柱塞。上腔室位于柱塞上行程顶和滑阀底之间。抽油杆有一段小直径部分，主要是用来在下冲程接近底部时打开滑阀，使得油管内的流体在静水压下流入泵腔。泵设计成在上冲程时加载。下冲程时，滑阀关闭，液体及气体进入体积减小的上腔室，无静液压作用于游动凡尔。一旦液体和气体混合物被驱入上腔室，在下冲程接近底部时，静水压由减小直径的抽油杆部分释放，以均衡第二级泵上部和下部的压力。上冲程时，液体和气体被驱入油管柱。这种工作方式实际上是将静液重量加以利用。这一新型泵已配合玻璃钢抽油杆进行了试验，效果非常好。两级杆式泵一、采油采气螺杆泵（PCP）的设计有许多优点，已有排量大但直径很小的泵，可以在常规油管柱内下入，如图。Chriscor公司在其设计完成几周后就将其插入式PCP固定系统交付用户。该系统安装简单，两个接头被连接在油管柱上，下入井眼内。固定系统、隔离装置和密封接头连到泵上，用抽油杆柱下入。泵座入固定系统内。转子由系统内的标志位置隔开，然后就可按常规操作。当泵需要维修时，可随抽油杆起出，从而减少了停产时间和起出油管的费用。1999年6月，安装了该系统，并且一直在工作。用户估算换泵作业至少可节约300%。插入式螺杆泵固定系统上密封/打捞接头密封打捞齿定子转子定子标记条泵固定/密封接头油管固定/密封接头打捞齿冲洗腔外壳油管打捞联结器冲洗腔内的转子油管密封定位和防转标志条图8用抽油杆柱下入或起出PCP的插入式固定系统一、采油采气螺杆泵工业的最新技术就是在螺杆泵组件制造中使用了复合材料。该专利技术是G—FEX公司开发并在得克萨斯州PearLand投入使用。在早期开发阶段，定子由硬复合材料做成并放在一个钢管护套内。复合材料的耐磨特性与金属相似，但能使定子更经久耐用。转子由钢做成并涂了一层厚厚的硬度低且耐用的聚氨酯。聚氨酯比常规合成橡胶的耐磨性和机械性能更好，当将聚氨酯用在转子上时，耐磨材料用在抽油杆底部比用在油管柱底部特性更优。合成材料做成的螺杆泵相当经久耐用,已证实其机械性能更优的厚度均匀的合成橡胶技术。厚度均匀的橡胶更能有效地防止泵内出现的热膨胀和化学膨胀。对转子采取上涂层的方法可应用更为高级的材料，解决了使用常规氰基橡胶存在的许多不相容问题。在转子上放橡胶，使更换磨损部件需要的时间大大缩短，修井费用减少50%以上。定子采用合成材料制做可提高其抗磨损性和抗腐蚀性，从而延长其在井中的使用寿命。目前正在对此种螺杆泵技术先进性进行实验室和现场试验。下一阶段开发计划是使用完全由复合材料做成的定子和转子。复合材料的螺杆泵一、采油采气气体射流泵排水采气工艺技术气体射流泵排水采气工艺是将井下气体射流泵与半闭式气举排水工艺结合起来，其应用条件与半闭式气举相同。国内外已将该工艺用于油井举升、气井排水、油井酸化压裂的快速排液等工艺中，取得了很好的效果。该工艺主要优点为：①比半闭式气举效率更高，可以建立更低的井底流压、获得更大的排液量；②射流泵无运动部件，结构简单，工作耐久可靠，适应于排液量范围大；③可同时注入起泡剂，构成“半闭式气举+井底气体射流泵+泡排”复合工艺。一、采油采气油管接箍插入物排水采气有两种排液机理一是液滴携带机理，二是薄膜拖动机理。一些研究指出液滴运送是主要的排液机理。但对于存在涡流的井，液滴运送和液体连续运送对排液贡献相同。连续排液是将液体破碎成许多液滴并防止液体回落。若随着更多的液滴在管壁上积聚，就会出现液体回落。国外初步研究表明，类似孔板的插入物迫使液体流向管子中心并提高举升速度。对多种插入物结构进行了试验，其中包括开孔圆盘插入物、开缝圆盘插入物和齿式插入物。所有试验都表明用插入物比不用插入物液体举升速度大。插入物可通过迫使液体处于气速较高的管子中心来防止液体回落。在插入物的中心处，液体破碎成较小的液滴，这些液滴不易被液体壁膜吸附。二、措施含有易熔金属密封部件的封隔器俄罗斯新研制出了一种含有易熔金属密封部件的封隔器—УП型封隔器。它可防腐蚀、防老化，并在技术性能和设计方面具有优越性。УП型封隔器的密封部件由易熔合金构成，在油井，凝析井和注水井开采和作业过程中，该封隔器将井身分成两部分，使套管不受井中介质影响。уПС型封隔器可一次性起下作业，选择性隔离油层。至少要应用两个带有筒式凡尔的封隔器部件进行分隔。筒式凡尔上有通过中心通道的不同内径的衬套，以及与衬套相配套的用于电加热器的喷管。封隔器借助于电加热器进行坐封和解封，电加热器使用ΚГ7—70—180型电缆下入井中。与同类产品相比，УП和УПС型封隔器有如下主要优点：①结构简单可靠；②可保持永久性密封；③不需锚定；④不需动油管，就可安装封隔装置；⑤无需将封隔器提升到地面，就可恢复密封部件的密封性。将加热部件下放到安装封隔器的位置，熔化合金，使其变硬。二、措施高温、高压可回收采油封隔器在高温（＞180℃）、高压（＞60MPa）油井中采用的封隔器都是永久式封隔器。现在国外已研制成功了高温、高压可回收采油封隔器，降低了作业难度和费用。⑴材料选择由于工况在高温时材料要有较高拉伸强度和耐腐蚀性，所以其选用了718合金（UNSNO771），这样就可以使封隔器的内通径设计的尽量大。⑵设计特点卡瓦设计成周型；胶筒有保护装置，将维持密封所需的橡胶与金属之间的接触压力由轴向和周向压力的合力来保证（见图）二、措施⑶释放机构一项用化学方法切割合金油管的新技术在高达180℃温度的环境中得到了成功的应用（见图）。对于一个在封隔器心轴内的定位上端台肩运行化学切割器，引爆是十分容易的。可以通过电缆引爆，也可以通过在挠性油管上施加压力引爆，当引起爆炸时，一小体积的化学物质以很高的压力和速度沿径向释放，产生一个很强的切割力。当化学物质到达被切割油管外的一个狭小空间时切割能量被立即消耗掉，不会破坏外部风隔器元件或油，套管。切割器的外径和内径的对中是很关键的，要正确的安装切割器。高温、高压可回收采油封隔器二、措施美国较新研制出的21/8in高效可锚定单级膨胀式封隔器，在比较恶劣的工况下，具有较高的工艺操作可靠性和耐压，耐温以及抗腐蚀性能。在温度大于150℃条件下，可承压34Mpa（膨胀率为2：1时）或14Mpa(膨胀率为3：1时)。该封隔器性能可靠性的原因是：①使用了特殊的氢化丁氢橡胶和氟橡胶材料模压加工；②采用了钢片叠层骨架芯子；③采用了热处理的钢片和耐高温强度的预应压力环，提高了胶筒的耐压性；④采用了中间段为胶筒，两边为裸露钢片叠层骨架的胶筒结构，有的还附加骨架芯子阻尼器；⑤采用软件设计和管理封隔器。一种高效封隔器二、措施新型保护油层封隔器该洗井封隔器采用热膨胀封隔器和单流阀原理设计而成，安装在油井深井泵下的尾管上，油井正常生产时不影响油流上行通道和液面监测，同时可部分降低油管环形空间相对于油层的回压，起到负压采油的作用，油井热洗时，洗井液由油套环形空间进入，温控元件受热膨胀并通过传力机构密封油套环形空间，封隔器底部单向阀关闭，洗井液由深井泵排出地面，洗井结束后，当温度低于额定温度时，温控元件收缩，从而解封。采用这种封隔器避免了洗井液进入地层污染地层或压死井现象，节约用水，省时省工，提高了热洗效率，增加了原油产量。二、措施激光技术应用激光这种基于受激辐射而获得的特殊光具有一些重要的特性。一是方向性强，几乎是一束定向发射的平行光，发射角一般为毫弧度数量级；二是亮度大（即功率密度大）。如果用透镜将激光聚焦，可得到每平方厘米1万亿瓦的功率密度，在极小的范围内产生几百万度高温，几百万个大气压，每米几十亿伏的强电场；三是单色性高。激光近乎是单一频率的光，单色性远优于一般单色光源。激光光谱线的线宽可达到千万分之一埃；四是相干性好。由于激光的线宽窄，位移在空间的分布不随时间变，具有良好的相干性和空间相干性。在石油领域，利用激光测量油管长度提高了测量精度和工作效率；对抽油泵筒内壁利用激光表面改性进行相变硬化处理大大提高了耐磨性和耐蚀性；激光割缝筛管加工工艺不但可以切出梯形缝，还可以切出曲线缝，且缝宽规则，缝中无挂渣；激光焊接提高了焊接质量和工效；美国对激光钻井技术研究正在加紧进行中，实验表明激光束等效钻速可达50.60m/h。美国天然气技术研究所已证实，用高能激光在岩样内射孔不仅不会使岩石孔隙度减小，反而会使其增大。而且正准备筹集资金研究激光如何影响三类岩石，在射孔孔道内做的流体流动实验将对照常规射孔方法来进行比较。二、措施6—10英寸套管小直径整形器WELENCO测井及修井服务公司推出一种新型套管修复工具——水力作用小直径整形器（见左图）。该工具可修复套管直径最小为6“，最大“横向推力”为200吨。小直径整形器的核心部分——“液压发动机”为该系统设计独特的动力头（见右图）。动力头的运动可以确保施加最大的横向推力，从而保证套管更均匀一致地恢复到原有直径。该系统的