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油水井作业工艺技术(包括酸化,调剖)

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油水 作业 工艺技术 包括 酸化 调剖
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第三部分 油水井作业工艺技术 第一章 基础知识 为了便于广大读者学习、了解和掌握油水井压裂、酸化、堵水封窜及油田维护作业工艺技术,本章主要介绍了常用的基本概念和抽油机、抽油杆、抽油泵的相关知识。 第一节 名词解释 1.起下管柱: 是指用吊升系统将井内的管柱提出井口,逐根卸下放在油管桥上,经过清洗、丈量、重新组配和更换下井工具后,再逐根下入井内的过程。 2.压井:是将具有一定性能和数量的液体泵入井内,依靠泵入液体的液柱压力相对平衡地层压力,使地层中的流体在一定时间内不能流入井筒,以便完成某项施工。 3.替喷: 是通过具有一定性能的流体将井内的压井工作液置换出来,并使油井、气井恢复产能的过程。 4.冲砂: 是向井内高速注入液体,靠水力作用井底沉砂冲散,利用液流循环上返的携带能力,将冲散的砂子带到地面的施工。 5.洗井: 是在地面向井筒内打入具有一定性质的工作液,把井壁和油管上的结蜡、死油、铁锈、杂质等赃物混合到洗井工作液中带到地面的过程。 6.水力压裂: 简称压裂,是油气井增产、注水井增注的一项重要技术措施。它是利用地面高压泵组,将高粘液体(压裂液)以大大超过地层吸收能力的排量注入井中,在井底造成高压,并超过井壁处的地层闭合应力及岩石的抗张强度,使地层破裂,形成裂缝,然后,继续将带有支撑剂的液体注入缝中,使此缝向前延伸,并在缝内填以支撑剂,停泵后地层中即形成有足够长度和一定宽度及高度的填砂裂缝。 7.小型压裂: 又称微型压裂、测试压裂。指在进行正式压裂(特别是大型压裂)之前进行的小规模不加支撑剂的压裂。目的在于取得正式压裂设计所必须的压裂参数:裂缝延伸压力、闭合压力和压裂液的滤失系数等。 8.破裂压力: 是使地层产生水力裂缝或张开原有裂缝时的井底流体压力。地层破裂压力与岩石弹性性质、孔隙压力、天然裂缝发育情况以及该地区的地应力等因素有关。单位为 9.裂缝延伸压力: 是指水力裂缝在长、宽、高三个方向扩展所需要的缝内流体压力。一般地,它比闭合压力大,且与裂缝大小及压裂施工有关。单位为 10.裂缝闭合压力:简称闭合应力。指泵注停止后,作用在裂缝壁面上使裂缝似闭未闭的压力。裂缝闭合压力的大小与地层最小水平应力有关,它是影响裂缝导流能力的重要因素。单位为 11.目前地层压力: 油气藏投入开发后,在某一时期内测得的油气层中部压力称之为该时期的目前地层压力。单位为 12.井底静压:是指油气井在关井后,待压力恢复到稳定状态时所测得的油气层中部压力。单位为 13.套压: 它是表示油套管环形空间内,油和气在井口的剩余压力,又叫压缩气体压力。单位为 14.流压: 是油井正常生产时所测得的油层中部的压力。单位为 15.渗透率:衡量多孔介质允许流体通过能力的一种度量。根据达西定律,粘度为μ的液体,在ΔP 压差作用下通过截面积为A 、长度为通过的流量Q 与A 、Δ μ、L 成反比,即Q= P/μ L, 为渗透率。K 值大,多孔介质允许流体1通过的能力也大,反之则小。渗透率是多孔介质的自身性质,与所通过的流体性质无关,单位为平方微米或毫平方微米,用μ 0- 3μ 16.岩石的弹性模量: 也称为杨氏模量。理想弹性材料,在弹性范围内受拉应力或压应力时,应力σ与应变ε成线性关系:σ=E ε。比例常数 E 即为该材料的弹性模量。单位为 17.泊松比:当岩石受抗压力时,在弹性范围内,岩石的侧向应变与轴向应变的比值,称为岩石的泊松比。 18.裂缝导流能力:表示填砂裂缝在闭合压力的作用下让流体通过的能力。其值为闭合压力下填砂裂缝的渗透率与裂缝宽度的乘积,单位为达西·厘米,用 d·示。 19.增产倍数:是压裂措施增产效果大小的指标,可用油气井压裂后与压裂前的采油指数之比表示,也可用相同生产条件下,压裂后产量与压裂前产量之比表示。 20.缝内填砂浓度: 填砂裂缝内支撑剂的浓度。为了便于研究支撑剂在缝内的排列层数,常用单位面积缝面上充填的支撑剂数量(Kg/表示。 21.混砂比:俗称加砂比,简称砂比。是支撑剂与混砂液体的体积比,用于表示携砂液中支撑剂的浓度。也用单位混砂液中砂的质量(Kg/示。 22.裂缝穿透系数:也称裂缝穿透比,用裂缝单翼长度(裂缝半长)与供油半径的比值表示裂缝长度的无因次数值。 23.酸化: 酸化是利用酸液的化学溶蚀作用及向地层挤酸时的水力作用,解除油层堵塞,扩大和连通油层孔隙,恢复和提高油层近井地带的渗透率,从而达到增产、增注的目的。 24.溶解力 :给定的体积或质量的酸液溶解矿物的量。 25.油气显示:石油、天然气及其有成因联系的各种石油衍生物天然的和人工的露头均叫油气显示。根据油气显示的成因和部位可分为地面油气显示和井下油气显示两种。 地面油气显示:石油和天然气沿着地下岩石的孔隙和裂缝运移到地面所形成的各种露头,叫地面油气显示。地下油气显示:由于钻井,提取岩心和随同泥浆(或清水)循环而把石油和天然气携带到地面叫井下油气显示。 26.注水强度:注水井单位有效厚度油层的日注水量,叫注水强度。单位为 m3/d. m。 27.吸水指数: 注水井在单位注水压差下的日注水量,叫油层吸水指数。为了及时掌握油层吸水能力的变化情况,可采用视吸水指数。视吸水指数等于注水井日注水量除以注水井井口压力。在笼统注水时,注水井井口压力,从油管注入时应取套压,从套管注入时应取油压。单位为 m3/d. 28.表皮系数: 井壁附近一定范围的产层,因受钻井、完井及采油作业等施工影响,使其渗透率受到伤害并发生变化的现象叫表皮效应。若因各种原因使井壁附近渗透率下降则称此为“正表皮效应”。若因各种原因使井壁附近渗透率上升则称此为“负表皮效应”。表皮系数 用 (d−=式中:K 、 表示地层渗透率,污染区渗透率,μ 表示污染区半径,井眼半径, m。 29. : 是测定溶液酸碱性的指标。在油田化学改造中,常常需要测定溶液的酸碱性, 的应用范围在 0~14 之间。当 小于 7 时,溶液呈酸性,值越小,酸性越强。当 等于 7 时,溶液呈中性。当 大于 7 时,溶液呈碱性,值越大,碱性越强。 230.表面活性剂:它是指能显著改变(通常叫降低)液体表面张力或二相间张力的物质。 31.堵水: 又叫封堵。是指为了清除或减少水淹造成的危害所采取的封堵出水层段的井下工艺措施,叫做堵水或封堵。 32.窜槽: 在多油层油田开发中各层段沿油井套管与水泥环或水泥环与井壁之间的窜通,叫窜槽或管外窜槽。 33.验窜: 又叫找窜。它是利用封隔器,同位素,声幅测井等方法,来验证套管外各小层间(尤其是油,水层间)是否窜通的工艺措施。 34.封窜: 指对已找到的窜槽,采取各种井下工艺措施,封住窜槽层位,叫封窜。 35.封隔器堵水(机械堵水): 是指利用封隔器将出水层和油层隔开,达到堵水的目的。 第二节 抽油机 抽油机是有杆抽油系统的动力部分,是由电动机经传动皮带将高速旋转运动传递给减速器,减速后由曲柄连杆组成的四连杆机构将旋转运动变为游梁的上下摆动,带动驴头上下运动,通过挂在驴头上的悬绳器带动光杆、抽油杆和柱塞上下往复运动,将井液抽到地面。 抽油机可分为游梁式和无游梁式两大类。下面简单介绍几种型号的抽油机。 1.常规游梁抽油机 它是游梁抽油机的基本形式之一,主要特点是:结构简单,制造容易,维修方便,特别是可以长期在野外恶劣环境中全天候运转,使用可靠。它是目前应用最广泛的机型。如图 3 2.异相型游梁式抽油机 它是近十几年发展起来的一种性能较好的抽油机,与常规游梁抽油机相比主要不同点是:一是将减速器背离支架后移,增大了减速器输出轴中心和游梁摆动中心之间的水平距离;二是平衡块重心与曲柄轴中心连线和曲柄销中心与曲柄轴中心连线构成一定夹角。如图 3 3 3.前置型游梁式抽油机 它是游梁式抽油机的另一种基本形式,结构特点是曲柄连杆机构和驴头均位于支架前面,曲柄连杆机构存在 15°左右的极位夹角和 20°左右的平衡相位角,上冲程曲柄旋转 195°,下冲程曲柄旋转 165°。如图 3 4.异型游梁式抽油机 这种抽油机是近几年发展起来的新型游梁式抽油机,结构上有前后两个驴头,是利用尾部驴头摆动时,后毛辫子与驴头弧面接触点的改变来改变后臂长和后臂与前臂的夹角,电损耗较少。如图 34 5.矮型异相曲柄抽油机 该机采取了曲柄平衡重偏置结构,偏置角 32° ~36°,并且偏置角和冲程均能无级调节,能满足抽汲参数优选的需要。整机体积小、重量轻、高度矮、成本底,节能降耗,操作简单,管理方便。如图 3 还有数控抽油机、斜直井游梁式抽油机和无游梁式抽油机等几种,这里不介绍了。 第三节 采油树 采油树是采油、采气和注水工作中重要的、常见的设备,各类井都离不开它,因为它的形状象树,所以称为采油树。 一、采油树的主要作用 1.悬挂油、气、水井内的油管。 52.调控油井、气井的油气流;注水井的注入量,保证油井、气井的正常洗井和加药,保证油井清蜡、取样和测试等措施的正常进行。 二、采油树的种类 采油树的种类比较多,但又有相似之处,最常用的有:庆 250 型采油树、偏Ⅲ型采油树、 盗型采油树、缠绕采油树、5 采油树( 电泵井口) ,还有用于气井的 750 型采油树等等。 三、采油树主要组成部件及附属设备 1.套管四通:连通油套环形空间和套管闸门及套压表的部件。 2.套管闸门:控制油套环形空间的闸门。 3.油管四通:连通油管内空间和生产闸门及油压表的部件。 4.生产闸门:是控制油管内空间的闸门。 5.总闸门:是在套管四通以上、油管闸门以下控制油管内空间的闸门。 6.套压表:是反映套管空间压力的仪表。 7.油压表:是反映油管剩余压力的仪表。 8.油嘴:是调节油气井产量和气流的装置。 9.清蜡闸门:是截断油管内空间与防喷管内空间的闸门。 10.取样闸门:在油井井口流程上取样时开启的小闸门。 11.回压闸门:是截断油嘴节流器内空间与出油管道内空间的闸门。 12.顶丝:是压紧油管挂的一种特殊螺丝。拧紧顶丝可压住油管挂,防止井内油管上顶。 13.卡箍或钢圈:是连接采油树各部分的部件。 14.卡箍短节:是一端带丝扣,另一端带卡箍头的小短节。 15.油管挂:又称锥体,是连接在油管最顶端的形如锥状的物体,它座在四通内,起悬挂油管和密封油套环形空间的作用。 图 3庆 250 型采油树的结构示意图。 6第四节 抽油泵 从地层中开采石油的方法可分为两大类:一类是利用地层本身的能量来举升原油,称为自喷采油;另一类是由于地层本身能量不足,必须人为地用机械设备给井内液体补充能量,才能将原油举升到地面,称为人工举升采油法或机械采油法。目前,油田人工举升方式主要有气举采油、有杆泵采油和无杆泵采油。 一、抽油泵分类、结构及工作原理 抽油泵是有杆泵机械采油的关键井下设备,按结构可分为管式泵和杆式泵两种。对于符合抽油泵标准设计和制造的抽油泵称为常规抽油泵,对于专门用途的抽油泵,稠油泵、防气泵、防砂泵、防腐泵和耐磨泵等,称为特殊用途的抽油泵。 (一)管式泵 管式泵按结构可分为组合抽油泵和整筒抽油泵。 1.组合抽油泵:由外工作筒和镶在外工作筒里的衬套、柱塞(柱塞内有上、下游动阀)和固定阀组成。组合抽油泵结构如图 3a)所示。 2.整筒抽油泵:由泵筒、柱塞(柱塞内有上、下游动阀)和固定阀组成。它与组合抽油7泵比具有以下优点:结构简单,重量轻,没有衬套,在运输和下井过程中无衬套错位现象发生,泵筒长度可以做得更长,可做成适应长冲程抽油泵。整筒泵是国内外抽油泵的发展方向。整筒抽油泵结构如图 3b)所示。 (二)杆式泵 杆式泵是整个泵在地面组装好后接在抽油杆柱的下端,整体通过油管下入由预先安装在油管预定位置上带卡簧的工作筒内。普通杆式泵结构如图 3c)所示。 杆式泵的特点是:检泵不需起出油管,检泵方便;结构复杂,制造成本高;在相同油管直径下允许下入的泵径比管式泵小,故排量较小。因此,杆式泵适用于下泵深度较大,但产量较低的井。 二、抽油泵型号表示方法 □ □ □ □ □ □ □ — □ 加长短节长度,m 柱塞长度,m 泵筒长度,m 定位部位型式:C—皮碗式 M—机械 式 定位部位:A—定筒式,顶部定位 B—定筒式,底部定位 C—动筒式,底部定位 泵筒型式:H—厚壁泵筒 L—组 合泵筒 金属柱塞泵 W—薄壁泵筒 S—薄壁泵筒 P—厚壁泵筒 软密封柱塞泵 抽油泵型式: R—杆式泵 T—管式泵 公称直径,抽油泵的代号 标记示例: 4表公称直径为φ44泵筒长度为 3m 的厚壁筒, 金属柱塞长 部机械式固定的杆式泵。 表公称直径为φ38筒长度为 厚壁筒,部机械式固定的杆式泵。 属柱塞长 的加长短节的管式泵。 三、抽油泵的基本参数 我国各油田常规抽油泵的基本参数见表 3表 3抽油泵基本参数 8泵的直径,本 形式 公称 直径 基本 直径 柱塞长度系列m 加长短节长度m 连接油 管外径 塞冲程长度范围m 理论 排量 m3/d 连接抽油杆 螺纹直径 2 4~69 8 0~112 4 7~138 1 5~173 7 4~220 式 泵 63 4~259 2 ~69 8 0~112 4 4~138 7 2~220 0 3~328 3 83 3~467 体 泵 筒 95 95 22~613 2 32 ~69 8 38 0~128 4 44 3~138 6 56 1~220 式 泵 组 和 泵 筒 70 70 3~328 、抽油泵的工作原理 泵的活塞上、下运动一次称为一个冲程,可分为上冲程和下冲程。此外,冲程还是描述抽油泵的工作参数,即指悬点(或活塞)在上、下死点间的位移,称为光杆冲程,用 s 来表示。每分钟内完成上、下冲程的次数称为冲次,用 n 来表示。 (一)上冲程 上冲程:抽油杆柱带动活塞向上运动。活塞上的游动阀受管内液柱压力作用而关闭,泵内压力(柱塞下面的)随之下降,固定阀在环形空间液柱压力(沉没压力)与泵内压力构成的压差作用下而被打开,如果油管内已充满液体,在井口将排出相当于柱塞冲程长度的一段液体。所以,上冲程是泵内吸入液体,井口排出液体的过程。造成泵吸入的条件是泵内压力(吸入压力)低于沉没压力。 (二)下冲程 下冲程:抽油杆柱带动活塞向下运动。固定阀一开始就关闭,泵内压力逐渐升高,当泵内压力升高到大于活塞以上液柱压力和游动阀重力时,游动阀被顶开,活塞下部的液体通过游动阀进入活塞上部,使泵排出液体。由于相当于柱塞冲程长度的一段光杆从井外进入油管,所以将排挤出相当于这段光杆体积的液体。因此,下冲程是泵向油管内排液的过程。造成泵排出液体的条件是泵内压力(排除压力)高于柱塞以上的液柱压力。 第五节 螺杆泵及配套工艺技术 螺杆泵作为一种机械采油设备,具有其他抽油设备所不能替代的优越性,它主要适用于稠油、含砂、高含气井的开采,具有体积小、安装方便、无污染、能耗低等易于推广的重要特征。近几年随着高粘度原油的开采和三次采油的发展,螺杆泵采油得到了较大规模的应用,随之螺杆泵井的作业工作量也在不断地增加,作业技术也在不断地发展。 9一、螺杆泵采油系统组成 螺杆泵采油系统按不同驱动方式可分为地面驱动和井下驱动两大类。地面驱动螺杆泵主要有皮带传动和直接传动两种形式。井下驱动螺杆泵可分为电驱动和液压驱动两种形式。目前油田最常用是地面驱动井下单螺杆泵采油系统。 地面驱动井下单螺杆泵主要由电控部分、地面驱动部分、井下螺杆泵、配套工具四部分组成。如图 3示。 (一)电控部分 电控箱是螺杆泵井的控制部分,控制电机的启、停。该装置能自动显示、记录螺杆泵井正常生产时的电流、累计运行时间等,有过载、欠载自动保护功能。 (二)地面驱动部分 地面驱动装置是螺杆泵采油系统的主要地面设备,是把动力传递给井下泵转子,使转子实现自转和公转,实现抽汲原油的机械装置。从变速形式上分为无级调速和分级调速。机械传动的驱动装置主要由以下几部分组成。 1.减速箱。主要作用是传递动力,并实现一级减速。它将电机的动力由输入轴通过齿轮传递到输出轴,输出轴连接光杆,由光杆通过抽油杆将动力传递到井下螺杆泵转子。减速箱除了具有传递动力的作用外,还将抽油杆的轴向负荷传递到采油树上。 2.电动机。它是螺杆泵井的动力源,将电能转化为机械能,一般用防暴型三相异步电动机。 3.密封盒。主要作用是防止井液流出,达到密封井口的目的。 4.方卡子。主要作用是将减速箱输出轴与光杆连接起来。 (三)井下螺杆泵 井下螺杆泵主要有定子和转子组成。转子是由合金钢调质后经过车铣、剖光、镀铬而成的高强度螺杆。定子就是泵筒,是一种坚固、耐油、抗腐蚀的丁睛橡胶硫化后精磨成型,然10后被永久地粘接在钢壳体内而成。 其工作原理是:螺杆泵是靠空腔排油,即转子与定子间形成的一个个互不连通的封闭腔室,当转子转动时,封闭空腔沿轴线方向由吸入端向排出端方向运移。封闭腔在排出端消失,空腔内的原油也就随之由吸入端均匀地挤到排出端。同时,又在吸入端重新形成新的低压空腔将原油吸入。这样封闭空腔不断地形成、运移和消失,原油便不断地充满、挤压和排出,从而把井中的原油不断地吸入,通过油管举升到井口。 (四)配套工具部分 1.专用井口:简化了采油树,使用、维修、保养方便,同时增加了井口强度,减小了地面驱动装置的振动,起到保护光杆和换密封盒时密封井口的作用。 2.特殊光杆:强度大,防断裂,光洁度高,有利于井口密封。 3.抽油杆扶正器:避免或减缓了抽油杆与油管的磨损。 4.油管扶正器:减少油管柱振动和磨损。 5.抽油杆防倒转装置:防止抽油杆倒扣。 6.油管防脱装置:锚定泵和油管,防止油管脱落。 7.防蜡器:延缓原油中石蜡和胶质在油管内壁的沉积速度。 8.防抽空装置:地层供液不足会造成螺杆泵损坏,安装井口流量式或压力式抽空保护装置可有效地避免此现象的发生。 9.筛管:过滤油层流体。 二、单螺杆泵型号及基本参数 (一)型号表示方法 G □ — □ C — □ □ 改进特征代号 厂家代号 代表串联式 泵的总级数 泵每转公称排量,ml/r 单螺杆抽油泵 抽油杆转动 标记示例: 如:每转公称排量为 120ml/r,总级数为 14 级,抽油杆传动的单筒式单螺杆抽油泵型号。 (二)基本参数,如表 3示 表 3 单螺杆抽油泵的基本参数 11基本参数 型号 泵每转理论排量 ml/r 泵级数 泵转子连接抽油杆泵外径定子连 接螺纹规格适用套管直径 入转 速范围 r/日流 量范围 m3/d 泵额定工作压力4 5 7 10 8 40 73 2~12 15 4 5 7 10 5 40 ~32 15 4 5 7 10 0 90 27/81415 20 40 8~50 15 50 40 0~64 15 4 5 7 10 00 40 02 31/214050~300 14~86 15 三、螺杆泵采油系统特点 螺杆泵是一种容积式泵,它运动部件少,没有阀件和复杂的流道,油流扰动小,排量均匀,由于缸体转子在定子橡胶衬套内表面运动带有滚动和滑动的性质,使油液中砂粒不易沉积,同时转子和定子间容积均匀变化而产生的抽吸、推挤作用使油气混输效果较好,在开采高粘度、高含砂和含气较大的原油时,同其他采油方式相比具有独特的优点。 (一)主要优点 1.节省一次投资,螺杆泵与潜油电泵和游梁式抽油机相比,由于其结构简单,所以价格低。 2.地面装置结构简单。安装方便,可直接坐在井口套管四通上,占地面积小,可以很方便地罩上一个防盗井口房。 3.泵效高、节能、管理费用低。由于螺杆泵是螺旋抽油的容积泵,流量无脉动,轴向流动连续,流速稳定。因此,它与游梁式抽油机相比没有液柱和机械传动的惯性损失。泵容积效率可达 90%,它是现有机械采油设备中能耗最小效率最高的机种之一。 4.适应粘度范围广,可以举升稠油。 5.适应高含砂井。原油含砂达 40%的情况下仍可正常生产。 6.适应高含气井。螺杆泵不会气锁,适合油气混输。 7.允许井口有较高的回压。有利于边远井油气集输。 (二)它的缺点 1.定子最容易损坏,因此检泵次数多,而且每次检泵必须起下管柱,增加了费用。 2.泵需要流体润滑,如果只靠低粘度的液体润滑而工作,泵过热会引起定子弹性体老化。 3.定子的橡胶不适合在注蒸汽井应用。 4.不适合于深井。目前大多数应用在 1000m 左右的井,当泵深度大于 2000m 时,扭矩大,杆断脱率较高。 四、螺杆泵采油配套工艺技术 (一)管柱防脱技术 12因为螺杆泵的转子在定子内侧顺时针转动,工作负载直接表现为扭矩,转子扭矩作用在定子上,定子扭矩会使上部的正扣油管倒扣造成管柱脱扣,所以螺杆泵井的油管柱必须实施防脱措施。 可靠的防脱措施有锚定工具防脱和反扣油管防脱。 锚定工具工作原理简介 1. 撑卡瓦。结构原理如图 3示。扶正器依靠压簧的弹力,造成摩擦块与套管的摩擦力,扶正器通过滑环销钉沿中心管的轨道槽运动。 坐卡时,按所需坐卡高度上提管柱后下放管柱(一般情况下,1000m 油管坐卡时,上提管柱 850环销钉上移, 卡瓦处于撑开状态, 牢固地坐在套管内壁上。 坐卡后如油管挂露出法兰 10~25硬压下去,超出这个范围必须重新坐卡。 解卡时,上提管柱,滑环销钉下移,卡瓦在箍簧的作用下收回而解卡。 2.张力油管锚。结构原理如图 3示。扶正器通过剪切销钉与下接头相连,依靠压簧弹力与套管摩擦,通过螺纹与中心管配合。 下油管时,扶正器与中心管没有相对运动,油管锚处于收拢状态。坐卡时,在保持管柱自身悬重的情况下,右旋油管 5~7圈,扶正器推动下滑块向上运动,迫使卡瓦张开,当感觉扭矩明显增加时,说明油管锚卡瓦已锁入套管内壁。为进一步确定油管锚卡瓦是否已卡紧,13可下放油管,当拉力计归零,油管下放遇阻,证明油管锚已卡住,如未卡住,可保持右旋扭矩反复上提下放,直到油管锚卡住套管。 上提一定张力(上提负荷为管柱悬重加 30~50测量油管柱伸长量(为坐油管挂做准备),去掉张力,左旋油管 5~7 圈,使油管锚解卡,下放管柱至已量好的位置,重复坐卡动作,在达到所需要的张力情况下,坐好油管头。 解卡时,上提管柱,卸开油管头,下放管柱,去掉张力,在保持管柱自身悬重的情况下,左旋油管 5~7 圈,扶正器带动下滑块向下运动,卡瓦在弹簧的作用下收拢而解卡。 若左旋油管不能解卡,则上提管柱,使油管锚剪切销钉剪断解卡(上提解卡负荷为管柱自身悬重加 80~100。 (二)杆柱防脱扣技术 1.抽油杆脱扣原因及分析 1)负载扭矩过大,停机后杆柱高速反转造成抽油杆脱扣。螺杆泵井一旦发生蜡卡或砂卡时,负载扭矩会明显增大,一旦停机,杆柱内储存的弹性变形能要释放,从而造成杆柱高速反转,往往会造成杆柱上部卸扣。 2)停机后油管内液体回流使杆柱反转造成脱扣。如果螺杆泵采油井突然停机,而且动液面较深,停机后,螺杆泵在油管柱内液力的作用下,将驱动转子反转,造成抽油管柱脱扣。 3)油套环空内的液力作用造成脱扣。对于那些产液能力较强并有一定自喷能力的螺杆泵井,一旦停机,套压会很高,螺杆泵在油套环空内的液力作用下,将驱动转子正向转动,而此时转子将带动抽油杆柱正向运动,转子转动将使整个抽油杆柱的螺纹联接处于倒扣状态,因而会造成抽油杆柱脱扣。 4)施工作业过程中造成杆柱脱扣。在施工过程中,如果抽油杆连接螺纹上扣扭矩不足,当转子进入定子时,转子正转,从而会使转子上部抽油杆柱螺纹连接不紧处发生脱扣。 2.抽油杆柱防脱措施 1)机械防反转措施。在驱动头上安装防反转装置,使抽油杆只能做单向转动,不能反转。 2)降压制动防反转。采用继电器控制,停机时,先降压运行一段时间,降低驱动电机的负载能力,释放一部分杆柱的弹性变能。 3)井下回流控制阀。在泵的吸入口处,安装单向阀,停机时,管柱内液体不能回流。 (三)管柱、杆柱扶正技术 1.油管柱扶正技术。由于螺杆泵转子离心力的作用,定子受到周期性冲击产生振动,为减小或消除定子的振动,需要设置扶正器。一般在定子的上接头处安装较为适宜,而对于采用反扣油管的管柱,则需在定子的上、下接头处分别安装扶正器。扶正器主要有两种:弹簧式和橡胶式。 2.抽油杆柱扶正技术。抽油杆在油管内转动,杆柱的转动会引起井口的振动及杆柱与管柱的摩擦,通常在光杆附近、转子附近以及中下部要安装扶正器。 第六节 潜油电泵及配套工艺技术 潜油电泵全称电动潜油离心泵,简称电泵。它是将潜油电机和离心泵一起下入油井内液面以下进行抽油的举升设备。它多用于非自喷的高产井或高含水井采油中。 一、潜油电泵系统组成及设备装置 (一)潜油电泵 1.潜油电泵机组型号及表示法 1) 潜油电泵机组表示法 □ — □ / □ □ 适用井温代号 额定排量,m3/d 14 额定排量,m3/d 机组最大轴向投影尺寸,油电泵机组代号 示例:000定排量 200m3/d,适用井温 120℃的 119) 泵型号及表示法 □ — □ / □ □ 位置代号:定扬程,m 额定排量,m3/d 泵外径,代号 示例:0 00000m,额定排量 500m3/2.结构 潜油泵是由多级叶轮组成,为多级串联的离心泵。其转动部分主要有轴、键、叶轮、垫片、轴套和限位卡簧等;固定部分主要有壳体、泵头(即上部接头)、泵座(即下部接头) 、导轮和扶正轴承等。相邻两节泵的泵壳用法兰连接,轴用花键套连接。如图 3示。 153.工作原理 与普通的离心泵相同,电机带动泵轴向上的叶轮高速旋转时,叶轮内液体的每一质点受离心力作用,从叶轮中心沿叶片间的流道甩向四周,液体受叶片的作用,压力和速度同时增加,经过导轮流道被引向次一级叶轮,这样逐级流经所有的叶轮和导轮,使液体压能逐次增加,最后获得一定的扬程,从而将井液输送到地面。 4.基本参数 表 3 潜油泵的基本参数 泵系列 定排量 m3/d 额定扬程 m 泵效 % 额定转速 r/0 35 50 42 100 49 150 52 88 200 根据油田需要配44 2850 30 36 50 44 100 52 150 56 200 58 250 59 300 60 400 61 95 500 根据油田需要配59 2850 30 38 50 45 100 53 150 58 200 59 250 60 300 61 400 61 500 60 600 58 98 700 根据油田需要配56 2850 200 59 400 63 600 65 800 64 1000 62 130 1200 根据用户要求配60 2850 (二)潜油电机 1.型号及表示法 □ - □ □ 16 位置代号:量,机外径,机代号 示例:容量 45 114油电泵机组用上节电机。 2.结构 潜油电机主要由定子、转子、扶正轴承、止推轴承及油循环系统组成。 3.工作原理 潜油电机是三相鼠笼式异步感应电动机。它和其他异步电动机一样,当定子绕组的三相引出线接通三相电源时,在电机内将产生一个转速为 60r/s 的旋转磁场,其转向取决于电源的相序。由于转子绕组与旋转磁场之间有相对运动,根据电磁感应原理,转子导体中将产生感应电动势。又由于转子绕组是闭合的,且认为是纯阻抗性的电路,则转子导体中将有感应电流通过。因为载流导体在磁场中受到电磁力的作用,由此产生电磁转矩,其方向与旋转磁场的方向一致。当电磁转矩大于轴上的阻力矩时,转子就会沿着旋转磁场的方向转动,此时电机从电源接受的电能转变为机械能输出。 4.基本特点 潜油电机外形呈细长型;定子与转子亦分数节,每节定子都固定在电机壳上,转子靠键和定子卡簧固定在轴上;电机为悬挂式,上部有止推轴承,承受转子重力和其他轴向力;电机内充满专用润滑油,起润滑、冷却、增强电机绝缘性能和平衡电机内外压力的作用。 (三)保护器 保护器是用来补偿电机内润滑油的损失,并起到平衡电机内外压力,防止井液进入电机及承受泵的轴向负荷的作用。 1.型号及表示法 □ □ 型式:护器外径,护器代号 示例:98通式保护器 2.结构 目前国内外使用的保护器主要有连通式、沉淀式、胶囊式和补偿式等。这里只介绍连通式保护器。 连通式保护器主要由机械密封、内外腔体和轴承等零部件组成。 3.工作原理 连通式保护器的工作原理是给保护器内腔注润滑油,外腔注隔离液,将井液与润滑油隔离开来。保护器内的机械密封使井液不能进入电机。电机中的润滑油通过保护器连通孔与井液连通,在重油的压力下使电机内压力稍高于井筒与电机环形空间压力,并能及时调整平衡。当电机运行时,温度不断升高,电机保护器内的润滑油和隔离液受热膨胀,一部分重油进入井筒,即保护器的呼出过程。当电机停止运行时,温度降低,电机保护器内的润滑油和隔离液收缩,井液由连通孔进入保护器,积存于隔离液上方,即保护器的吸入过程。 4.保护器作用 保护器是利用井液与电机油密度间的差异,以防止井液进入电机造成短路而烧毁电机的装置。主要有以下作用: 1)保护器通过连接外壳和传动轴,把泵和电机连接起来。 2)保护器装有止推轴承,以吸收泵轴的轴向推力。 173)隔离井液与电机油,同时使井筒—电机的压力保护平衡。 4)允许电机运行时温度升高所造成的电机油热膨胀以及停机后电机油的收缩。 (四)电缆 1.型号及表示法 □ □ □ □ □ 芯线×截面,V 形状特征代号 外护层代号 内护层代号 绝缘代号 电缆代号 标记示例: 6 代表额定电压 3丙烯绝缘,丁腈橡胶内护套,蒙乃尔钢铠装 3×162.规格及基本参数 表 3缆规格及基本参数 外型尺寸不大于 圆电缆,准截面单线直径, 10 1/- - 2×30 13 1/- 6×38 2×31 16 1/1 32 17×40 18×42 13×36 13×0 1/2 34 18×42 19×44 15×39 33 1/×48 21×50 - 3 42 1/9/0 42 21×52 22×54 - 3.性能要求及特点 潜油电缆是潜油电泵机组的一个重要组成部分。根据下泵深度,电缆的长度可由几百米到几千米。电缆的工作介质是油、气、水三相混合物,这就要求电缆的护套绝缘材料具有较好的耐油性和较高的气密性。在高温、高压下不易变形,在低温下不易破裂。 二.潜油电泵配套工艺技术 (一)测试工艺技术 目前,国内外在潜油电泵井测试工艺上比较可行的方法有以下几种: 1.在潜油电泵井检泵时,利用气举诱导液流,,模拟电动潜油电泵抽油时的工作制度进行油井分层测试。 2.潜油电泵安装时,在泵出口上安装一个专用的阀,在测试时,沿油管下入一个小直径压力计至泵的出口上端,通过这个阀结构,使油套连通,油套管压力平衡,则可进行压力测试,将测试结果折算到油层中部深度,就能得到井底流动压力。 3.在大套管井中,泵出口上端安装一个“Y ”形结构的油管,然后从油管中下入小直径的压力计,通过“Y ”形结构下到泵和套管的间隙,并沿这个间隙将仪器送到泵下进行压力测试。 4.在潜油电泵机组下端连接一个专门的测试仪器,进行井下压力和温度的测试。 (二)加深泵挂工艺技术 在油田潜油电泵井生产中,为了保证潜油电机的表面散热,以延长潜油电泵机组的寿命,18一般潜油电泵机组的泵挂深度均在射孔井段之上,使从油层流出的井液首先经过电机表面,与电机进行热交换,达到电机散热的目的。 还有几种工艺技术,在作业施工中用不到,这里就不介绍了。 第七节 抽油杆 抽油杆是将抽油机的动力和运动传递给抽油泵进行抽汲的部件,可分为:光杆、抽油杆(含附属部件)及接箍几部分。 一、光杆 光杆是抽油杆上部一根特殊的抽油杆,主要用于连接驴头毛辫子与井下抽油杆,由井口密封盒密封,并将地面往复动力传递给井下抽油杆。 光杆分为普通型和一端镦粗型两种。 普通型光杆两端均为相同的抽油杆螺纹,杆体直径大于两端螺纹最大外径,其优点是两端可以互换,当一端磨损严重时,可掉头继续使用。常用的有φ252832种。 一端镦粗型光杆是光杆的一端镦粗并加工出抽油杆螺纹,另一端不镦粗并加工成普通螺纹,其特点是镦粗端
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本文标题:油水井作业工艺技术(包括酸化,调剖)
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