油井接替举升工艺技术研究及应用

沈祖吉

(南阳远征实业有限责任公司,河南南阳473132)

油井接替举升工艺技术研究及应用

沈祖吉

(南阳远征实业有限责任公司,河南南阳473132)

针对低产低效油井由于供液能量不足,给有杆泵采油带来冲程损失大、泵效低等问题,研究了油井接替举升工艺技术。采用在有杆泵下端增加射流泵,通过封隔器将高、低渗透层段分开。利用高渗层产生的液量,作为射流泵的动力液,在低渗透层段产生压降,从而改善低渗层的产液能力,提高有杆泵泵效。介绍了接替举升工艺的技术组成、技术原理及现埸应用情况,2009年在河南油田现埸应用4口井,工艺成功率100%,累计增油1 553t。

油井;接替举升;工艺管柱;现场应用

油田进入特高含水后期,一方面是部分高渗透层段水淹程度高,地下形成大孔道、注水利用率低,对特高含水层需要封堵;另一方面,低渗透含油饱和度高的层段动用差,地层供液能力差,油井举升高度增加,有杆泵冲程损失大,抽油杆断脱事故增多,系统效率低,采油难度大。在国内,为了提高低渗透含油饱和度高的地层的产液能力,通常采用“有杆泵+射流泵”组合举升工艺,射流泵接在有杆泵的下端,通过封隔器将高渗透含水层和低渗透含油饱和度高的油层分开[1-2]。射流泵动力液是由地面提供,地面动力液通过射流泵时,产生负压,相当于增加了低渗透层的生产压差,既增加了低渗透层的产液量,从而提高了油井产量。但动力液在入井前需多次过滤,以防止射流泵堵塞,因此,施工工艺复杂,成本费用高。为克服上述技术不足,笔者研究了一种施工工艺简单,成本费用低的油井接替举升工艺技术。

1 技术组成及工艺原理

油井接替举升是通过有杆泵系统举升和射流泵系统举升两级举升接替实现的。其管柱结构如图1所示,主要包括有杆泵系统、射流泵和封隔器。

利用封隔器在射流泵上下密封油套管环行空间,将高渗透含水层和低渗透含油饱和度高的油层分开。其中,射流泵的动力液为高渗层产生的高压液量,经过射流泵时,压力首先表现为大大降低,与单一有杆泵抽油工艺相比,相当于增加了低渗透层的生产压差,对低渗透层具有诱导油流的作用,提高了该地层的渗流产液能力,既增加了低渗透层的产液量,从而提高了油井产量。混合液通过射流泵时,压力得到回升,被举升到有杆泵的正常抽汲深度h3,实现一级举升;由有杆泵系统再将混合液举升到地面,实现二级举升。这样经射流泵有杆泵的举升接替完成了油井产出液的举升过程。同时,由于油井动液面升高,可以降低有杆泵的下泵深度,改善有杆泵的工况,减少杆柱断脱几率,降低作业费用及占产时间。

图1 接替举升管柱图

2 射流泵的结构设计

2.1 结构组成及工作原理

为满足接替举升工艺需要,研制了一种新型的射流泵,结构见图2。主要由混合管、外筒、扩散管、喉管、喷嘴、偏心钢球、内过滤管、外过滤管等组成。高渗透层喷出的高压液体经过外筒、内过滤管到达喷嘴末段,此时压力大大降低,诱导低渗透层的液体通过筛管、外过滤管、偏心球座到达喷嘴末段(见图1中箭头所示),混合液流经喉管、扩散管时,压力得到回升,一起流入有杆泵。

图2 射流泵结构示意

2.2 性能特点

(1)直接利用高渗透层产生的液体作为动力液,以携带低渗透层的液体,无须增加地面设施,施工工艺简单,成本费用低。

(2)具有防堵塞功能。射流泵设计有内、外过滤管,高、低渗透层的液体经内、外过滤管过滤后,防止喷嘴、喉管的堵塞。

(3)具有防倒流功能。上冲程时,高、低渗透层的液体沿着各自的路径运行。下冲程时,有杆泵的固定凡尔关闭,外筒内腔压力升高,迫使偏心钢球下移,封闭低渗透层的液体通道,高渗透层的液体不会倒流入低渗透层。

2.3 主要结构参数

最大外径:114mm;泵体长度:868mm;喷嘴直径:1.3～3.9mm;喉管直径:3.3～6.2mm;适应套管内径 :φ121～φ124mm;适应油管内径 :φ62mm;泵体重量:40.5kg;安装形式:与堵水管柱连接。

3 现场应用情况

该技术于2009年在河南油田下二门油矿、魏岗油矿进行现埸应用4口井,工艺成功率100%,有效率100%,累计增产原油1 553t(见表1)。

表1 措施井施工前后情况对比

典型井例。T4-351井是下二门油田的一口生产井,油层深度为1 423.6～1 505.6m,游梁机有杆泵生产。措施前单采低渗层,工作制度为φ56×2.7×6 ×1163.59,产液 14.7t/d,产油 14.1t/d,含水4%,层间压差为11.6MPa,工况表现为供液不足,符合有杆泵射流泵接替举升的应用条件。针对该井的具体情况,对有关参数进行了优化设计(喷嘴直径1.9mm、喉管直径3.0mm、射流泵深度1 430m、有杆泵深度830m)。措施后该井工作制度不变,日增油3.6t,应用效果明显。

4 结论及认识

(1)有杆泵射流泵接替举升工艺避免了单一有杆泵深抽或射流泵深抽的不足,通过两级举升实现油井深抽,可大幅度降低有杆泵载荷,有效改善了抽汲系统的工况。

(2)可用于水平井或斜井,将射流泵下到斜井段,由于射流泵内没有运动部件,在高、低渗透层压差得到保证的条件下,可长期工作。将有杆泵下到直井段,可以不用或少用扶正器,增加了有杆泵工作的可靠性,大大延长了修井周期,减少作业费用。

(3)可用于动液面较深的油井,可减少有杆泵的冲程损失,降低抽油杆断脱几率。

(4)现场应用表明,油井接替举升工艺的初步应用是成功的,需要通过进一步的现场试验来验证技术的可靠性,完善和发展“有杆泵+射流泵”接替举升工艺。

[1]唐健,弥宝忠.组合举升套管射流泵的研制[J].石油机械,1997,25(5):23-26

[2]姚春冬,徐秀芬.抽油杆柱组合对抽油机井能耗的影响[J].大庆石油学院学报,1996,20(2):72-742

编辑:李金华

TE831

A

1673-8217(2010)02-0119-02

2009-12-15

沈祖吉,工程师,1958年生,2005年毕业于中国科技工程学院地质工程专业,现从事石油工程专业的研究与技术推广应用工作。