采油工艺技术讲座

最新釆油工艺技术交波汇报提纲—、采油采气二、措施三、生产测试四、堵水调剖五、地面工程采油采气双作用泵系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E3过连续油管由下腔室被驱到地面。

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UpstrokeCT TubingPorts0 TV valves◎ STD valves • Plunger 0 Barrel□□crnDownstroke采油采气Texas Mt. 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 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 H,使液体流出井筒。

在下冲程，游动凡尔打开，杆柱向下推 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。

下冲程杆式同,如使柱塞进入载液泵桶。

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。

下冲程杆式采油采气新型两级杆式泵设计独特， 或气体干扰问题。

如图所示，该系统包含一个带有游动凡尔I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。

I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首次应用静液重量解决气锁 两级杆式泵采油采气以利用。

这一新型泵已配合玻璃钢抽油杆进行了试验，效果非常好。

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，可以在常插入式螺杆泵固定系规油管柱内下入，如Chr iscor 公司在其设计完成几周后就将其插入式PCP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。

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，安装打捞联结器打捞齿油管上密封/打捞接头冲洗腔外壳密封打捞齿冲洗腔内的转子了该系统，并且一直在工作。

用户估算换泵作业至少可节约300%。

油管走子图8 用抽油杆柱下入或起出PC P的插入式固走系统~、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，解决了使用常规氟基橡胶存在 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，从了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复合材料的螺杆~、采油采气场试验。

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。

采油采气气体射流泵排水采气工艺是将井下气体射流 气体射流泵排水采气工艺技术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，适应于排液量范冃 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。

采油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、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。

措施俄罗斯新研制出了一种含有易熔金属密封部件的封隔器一y n 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。

yn 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。

y n c 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K r 7-70-18o 型 电缆下入井中。

与同类产品相比，yn 和ync 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。

将加热含有易熔金属密封部件的封隔部件下放到安装封隔器的位置，熔化合金，使其变硬。

措施在高温（＞180°C ）、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（UNS N0771）,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） 高温高压可回措施180°C 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■被措施美国较新研制出的21/8 i n 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°C 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。

一种高效封隔器措施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。