側吸沉砂抽油泵的研制與應用
2017-10-26
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核心提示:普通整筒式抽油泵因其結構簡單、價格低廉等特點而被廣泛應用,其使用率達到95%以上。該抽油泵的抽汲機理為脈動式,流體的運動方式具有脈動性。密度大于流體密度的砂粒等固體物質在流體停止流動時,在重力的作用下沉降在閉式固定閥球上,砂磨固定閥球和閥座,造成固定閥漏失。另…
普通整筒式抽油泵因其結構簡單、價格低廉等特點而被廣泛應用,其使用率達到95%以上。該抽油泵的抽汲機理為脈動式,流體的運動方式具有脈動性。密度大于流體密度的砂粒等固體物質在流體停止流動時,在重力的作用下沉降在閉式固定閥球上,砂磨固定閥球和閥座,造成固定閥漏失。另外,由于在泵筒內存在砂粒,砂粒進入柱塞與泵筒之間,砂磨柱塞和泵筒,造成泵漏失。孤島油田主要以機械舉升采油為主,因出砂造成抽油泵損壞的油井數占年維護作業井數的65.4%.另外,由于整筒式抽油泵采用尾管進油方式,受滑脫效應的影響,地層流體中的氣體在上沖程時會首先進入低壓帶,即在泵的工作筒內,影響泵的充滿系數,嚴重者可造成氣鎖。為了改善孤島油田含砂含氣流體的舉升效果,勝利油田分公司孤島采油廠工藝研究所研制了側吸沉砂抽油泵。
1技術分析1.1結構側吸沉砂抽油泵主要由泵筒、柱塞和側吸沉砂閥等組成,其結構如所示。
該泵的泵筒和柱塞與目前采用的GB18607― 2001規定的部分相同。側吸沉砂閥是這種抽油泵的性能體現點,由側吸進油口、開式閥罩和沉砂筒絲堵組成。進油口采用篩眼形式,開式閥罩采用側壁向下開口出液方式,沉砂筒絲堵用于封閉沉砂筒,并且可根據油井出砂及油井結構情況來確定沉砂筒的長度。
1.2工作原理側吸沉砂抽油泵的工作原理如下:上沖程時,柱塞向上移動,泵筒內容積增大,壓力減小,流體由側吸進油口進入,經橋式閥向下流動,完成一級沉砂。同時,沉砂后的流體到達泵筒內,此過程泵筒內壓力分布為上部壓力低、下部壓力高,流體及其攜帶的剩余砂泥等由下而上運動。下沖程時,柱塞向下移動,泵筒內容積減小,壓力增大,橋式閥關閉,柱塞游動閥打開,流體流入油管內,此時泵筒內壓力分布為上部壓力高、下部壓力低,流體及其攜帶的剩余砂泥自上向下運動,砂泥在重力和慣性的作用下,經沉砂通道落入沉砂袋,完成二次沉1.3性能特點與普通管式抽油泵相比,側吸沉砂抽油泵具有以下性能特點:沉砂性能。帶有砂粒的流體經進液口流入閥罩時,由于過流面積減小,流速增大,流動狀態發生變化,形成紊流狀態,原油、水及其攜帶的砂粒充分攪拌,在油塊中的砂粒脫離粘滯力的束縛,分離出來。從閥罩流出時,速度方向向下,由于砂粒和流體密度的差異,砂粒首先沉入沉砂袋中,這是重力的分離效應造成的。
防落物性能。由于采用了橋式結構和開式閥罩,在作業中油管和抽油桿上攜帶的砂粒、污泥等固體物下落到泵下部的固定閥時,將沿著沉砂橋式通道進入沉砂袋內,固定閥被保護。
(4)過濾功能。因該泵的進油口采用排式小圓孔,直徑10mm像篩子一樣將直徑大于10mm的膠皮等難以排除的污染物擋在油套環形空間,直徑小于10mm的污染物經進油口進入泵筒,并排出泵外(直徑大于56的抽油泵游動閥罩進出油口直徑大于12mm)進入油管被流體攜帶到地面。
1.4主要技術參數5mm公稱直徑:89.該泵適應的壓力、溫度、下泵深度(承受載荷)及流體物性等與同類型普通管式抽油泵相同;適應的油井流體含砂質量分數小于油套環形空間必須有且保持較高的動液面,沉沒度達到300m以上。
2現場應用效果分析側吸沉砂抽油泵在孤島油田出砂井及高氣油比井進行了大量推廣應用。根據油井含砂量的多少配備了適量的沉砂口袋,最長為70m最短為20m截至目前已施工70口井,施工成功67口,成功率為95.7%,油井檢泵周期延長了526d泵效提高了15.4%,增油1.98萬t下面分類統計分析效果。
21出砂油井出砂油井分為出砂較嚴重油井和一般出砂油井。出砂較嚴重油井的流體含砂質量分數一般大于0.1%,這類油井以套變沒有任何防砂措施為主,經常出現砂卡抽油泵現象;一般出砂油井的含砂質量分數小于0. 1%,對柱塞和閥座有明顯的磨痕。表1為出砂油井實施效果統計。從表1可以看出,對于出砂較嚴重的套變井因無防砂措施,地層能量較高,泵效提升較快,但作業免修期延長幅度較小;同時,這13口出砂嚴重油井均沒有出現砂卡抽油泵現象。對于一般出砂油井,實施效果較好,既能提高泵效,又可以延長檢泵周期。說明這種抽油泵適合抽汲微量出砂油井。
表1出砂油井實施效果統計措施前措施后對比油井類型井數/口日產液/泵效/作業免修期刈日產液/泵效/作業免修期刈日增液/泵效提作業免修,期延長刈套變井出砂井2.2高氣油比井針對側吸進油口的氣體分離效應,在3口高氣油比井進行了試驗。
從表2的試驗數據可以看出,3口井的平均日增液為146rf/d泵效提高了10.17%作業免修期延長了252d效果較好,說明該泵具有一定的氣體分離效應。
下轉第63頁)可以滿足現場大斜度井分注的需要。
NP―4X201井是冀東南堡油田的1口注水井,該井最大井斜為42. 28°分注井段井斜為13.53~1218°分注井段為2763~3 4m于2008年9月7日采用大斜度井分注管柱進行3級四段分注,坐封、驗封合格,順利完成了4級配水器、堵塞器的投撈和流量測試。該井于2009年5月2日由于補孔重注而順利起出,起管柱最大載荷為3801N分注工藝取得成功。
NR1―H30―X13井是冀東南堡油田的1口注水井,該井最大井斜為59. 33°分注井段井斜為25.44°~15.83°分注井段為3224 2m于2008年9月27日采用大斜度井分注管柱進行2級三段分注,坐封、驗封合格,順利完成了3級配水器堵塞器的投撈和流量測試,分注工藝取得成功。
4結論大斜度分注配套工藝技術能夠滿足井斜60以內分層注水的需要。
該管柱由單向支撐卡瓦和彈力支撐器上下支撐并扶正分注管柱,確保分注管柱和封隔器始終居中,提高封隔器的密封效果,延長分注管柱的工作壽命。
注水封隔器強度高,雙向承受高壓,能夠進行大排量反洗井,上提管柱解封封隔器,使用簡單、可靠、方便。
支撐卡瓦依靠管柱自重單向錨定,沒有鎖緊機構,上提管柱即可完全解卡。彈力扶正器依靠強力蛇形弓簧片的彈力扶正和支撐井下管柱,靠彈力徑向扶正,靠摩擦力軸向支撐,既不會傷害套管,也不會卡死在套管上。因此,2種支撐扶正工具安全可靠。
通過對配水器和投撈工具的改進研究,提高了投撈成功率和可靠性。
1技術分析1.1結構側吸沉砂抽油泵主要由泵筒、柱塞和側吸沉砂閥等組成,其結構如所示。
該泵的泵筒和柱塞與目前采用的GB18607― 2001規定的部分相同。側吸沉砂閥是這種抽油泵的性能體現點,由側吸進油口、開式閥罩和沉砂筒絲堵組成。進油口采用篩眼形式,開式閥罩采用側壁向下開口出液方式,沉砂筒絲堵用于封閉沉砂筒,并且可根據油井出砂及油井結構情況來確定沉砂筒的長度。
1.2工作原理側吸沉砂抽油泵的工作原理如下:上沖程時,柱塞向上移動,泵筒內容積增大,壓力減小,流體由側吸進油口進入,經橋式閥向下流動,完成一級沉砂。同時,沉砂后的流體到達泵筒內,此過程泵筒內壓力分布為上部壓力低、下部壓力高,流體及其攜帶的剩余砂泥等由下而上運動。下沖程時,柱塞向下移動,泵筒內容積減小,壓力增大,橋式閥關閉,柱塞游動閥打開,流體流入油管內,此時泵筒內壓力分布為上部壓力高、下部壓力低,流體及其攜帶的剩余砂泥自上向下運動,砂泥在重力和慣性的作用下,經沉砂通道落入沉砂袋,完成二次沉1.3性能特點與普通管式抽油泵相比,側吸沉砂抽油泵具有以下性能特點:沉砂性能。帶有砂粒的流體經進液口流入閥罩時,由于過流面積減小,流速增大,流動狀態發生變化,形成紊流狀態,原油、水及其攜帶的砂粒充分攪拌,在油塊中的砂粒脫離粘滯力的束縛,分離出來。從閥罩流出時,速度方向向下,由于砂粒和流體密度的差異,砂粒首先沉入沉砂袋中,這是重力的分離效應造成的。
防落物性能。由于采用了橋式結構和開式閥罩,在作業中油管和抽油桿上攜帶的砂粒、污泥等固體物下落到泵下部的固定閥時,將沿著沉砂橋式通道進入沉砂袋內,固定閥被保護。
(4)過濾功能。因該泵的進油口采用排式小圓孔,直徑10mm像篩子一樣將直徑大于10mm的膠皮等難以排除的污染物擋在油套環形空間,直徑小于10mm的污染物經進油口進入泵筒,并排出泵外(直徑大于56的抽油泵游動閥罩進出油口直徑大于12mm)進入油管被流體攜帶到地面。
1.4主要技術參數5mm公稱直徑:89.該泵適應的壓力、溫度、下泵深度(承受載荷)及流體物性等與同類型普通管式抽油泵相同;適應的油井流體含砂質量分數小于油套環形空間必須有且保持較高的動液面,沉沒度達到300m以上。
2現場應用效果分析側吸沉砂抽油泵在孤島油田出砂井及高氣油比井進行了大量推廣應用。根據油井含砂量的多少配備了適量的沉砂口袋,最長為70m最短為20m截至目前已施工70口井,施工成功67口,成功率為95.7%,油井檢泵周期延長了526d泵效提高了15.4%,增油1.98萬t下面分類統計分析效果。
21出砂油井出砂油井分為出砂較嚴重油井和一般出砂油井。出砂較嚴重油井的流體含砂質量分數一般大于0.1%,這類油井以套變沒有任何防砂措施為主,經常出現砂卡抽油泵現象;一般出砂油井的含砂質量分數小于0. 1%,對柱塞和閥座有明顯的磨痕。表1為出砂油井實施效果統計。從表1可以看出,對于出砂較嚴重的套變井因無防砂措施,地層能量較高,泵效提升較快,但作業免修期延長幅度較小;同時,這13口出砂嚴重油井均沒有出現砂卡抽油泵現象。對于一般出砂油井,實施效果較好,既能提高泵效,又可以延長檢泵周期。說明這種抽油泵適合抽汲微量出砂油井。
表1出砂油井實施效果統計措施前措施后對比油井類型井數/口日產液/泵效/作業免修期刈日產液/泵效/作業免修期刈日增液/泵效提作業免修,期延長刈套變井出砂井2.2高氣油比井針對側吸進油口的氣體分離效應,在3口高氣油比井進行了試驗。
從表2的試驗數據可以看出,3口井的平均日增液為146rf/d泵效提高了10.17%作業免修期延長了252d效果較好,說明該泵具有一定的氣體分離效應。
下轉第63頁)可以滿足現場大斜度井分注的需要。
NP―4X201井是冀東南堡油田的1口注水井,該井最大井斜為42. 28°分注井段井斜為13.53~1218°分注井段為2763~3 4m于2008年9月7日采用大斜度井分注管柱進行3級四段分注,坐封、驗封合格,順利完成了4級配水器、堵塞器的投撈和流量測試。該井于2009年5月2日由于補孔重注而順利起出,起管柱最大載荷為3801N分注工藝取得成功。
NR1―H30―X13井是冀東南堡油田的1口注水井,該井最大井斜為59. 33°分注井段井斜為25.44°~15.83°分注井段為3224 2m于2008年9月27日采用大斜度井分注管柱進行2級三段分注,坐封、驗封合格,順利完成了3級配水器堵塞器的投撈和流量測試,分注工藝取得成功。
4結論大斜度分注配套工藝技術能夠滿足井斜60以內分層注水的需要。
該管柱由單向支撐卡瓦和彈力支撐器上下支撐并扶正分注管柱,確保分注管柱和封隔器始終居中,提高封隔器的密封效果,延長分注管柱的工作壽命。
注水封隔器強度高,雙向承受高壓,能夠進行大排量反洗井,上提管柱解封封隔器,使用簡單、可靠、方便。
支撐卡瓦依靠管柱自重單向錨定,沒有鎖緊機構,上提管柱即可完全解卡。彈力扶正器依靠強力蛇形弓簧片的彈力扶正和支撐井下管柱,靠彈力徑向扶正,靠摩擦力軸向支撐,既不會傷害套管,也不會卡死在套管上。因此,2種支撐扶正工具安全可靠。
通過對配水器和投撈工具的改進研究,提高了投撈成功率和可靠性。
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