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1.井口回压对油井的影响
1.1造成抽油杆管变形对产液量的影响
抽油杆、油管在外力的作用下会发生弹性变形。上冲程时,井口回压增量通过井筒液柱传递到活塞上,此时抽油杆受力伸长,油管处于自然状态。抽油杆的伸长量为ΔL杆。下冲程时,井口回压增量通过井筒液柱传递到固定凡尔上,此时油管受力伸长,抽油杆处于自然状态。油管的伸长量为ΔL管。由于井口回压增加的影响,使泵活塞的有效冲程减小了ΔL,ΔL=ΔL杆+ΔL管。如果再考虑上惯性载荷的影响,柱塞的有效冲程为:活塞有效冲程=光杆冲程-(抽油杆弹性变形+油管伸长)+超行程
1.2对抽油泵漏失量的影响
先由水头损失公式推导出压力的变化与漏失液体流速的关系:
由上式可以看出,漏失液体流速v与活塞上下的压差成正比。所以,当井口回压上升时,ΔP上升,漏失速度上升,漏失量增大。
我们从抽油泵静止条件下的漏失公式也可得出井口回压对漏失量的影响。
式中:q为静止条件下的间隙漏失量,m3/s;D为泵径,m;ν为液体运动粘度,m2/s;l为柱塞长度,m;ΔH为柱塞两端的液柱压差,m;g为重力加速度,9.8m/s2;e为柱塞与泵桶的径向间隙,m。
当井口回压上升时,ΔH增大,从式中可以看出,漏失量q也增大。在抽汲过程中,因为磨损,间隙e是个变值,是时间的函数,故漏失量将随时间而增加。
1.3对抽油机消耗电能的影响
当井口回压增大0.1MPa时,井筒内有流体要克服井口阻力做功。以L14-X26井为例,产液量25.5m3/d。因为每千米21/2in油管内部体积为3m3,该井用2.8h就能把液体从泵活塞处提升到井口,所做的功W=P×S×H=1135058.7J=0.315kW·h(其中P为井口回压增加的压强,Pa;S为油管内截面面积,m;H为泵到井口的距离,m)。每天克服井口阻力所做的功转化为电能2.68kW·h,年克服阻力做功为978.2kW·h。由于受抽油机机械效率及电动机电能转化为动能的效率的影响,实际消耗的电能要大于理论值。
1.4对油管内流动形态的影响
油气混合物在油管内的形态一般分为4种:泡流、段塞流、环流、雾流。当井筒某点的压力低于饱和压力时,溶解气就会从油中分离出来,以小气泡的形式分散在液体中,此时为泡状流;当油气混合物继续上升时,压力不断降低,溶解气分离出更多的小气泡,小气泡不断合并形成大气泡,直到占据大半个油管的内截面积,这时为段塞流;混合物继续上升,气体不断分离,大气泡逐渐形成连续的天然气通道形成环流。但是由于井口回压的增大,使油管内压力不断上升,流体中的天然气分离时间延迟,各阶段的流体形态也不断后推,降低了溶解气分离时的气举效果,增加了抽油杆管的负荷。
2.降低井口回压的方法
降低井口回压一般有降低原油粘度和降低集输管线压力两种办法。
2.1降粘技术
原油的粘度越高,流動阻力越大,井口回压就越高。所以各油田都采取了各种方法来降低流体的粘度,改善流体的流动条件,从而达到降低井口回压目的,这里主要介绍四种降粘技术。
2.1.1热力降粘技术
原油粘度对温度十分敏感,随着温度的升高,粘度明显降低。热力降粘方式主要有:①油套环空注高压水蒸汽技术;②电加热抽油杆加热技术;③井口加热炉或电加热器加热技术;④空心抽油杆注蒸汽技术;⑤井口管线伴热技术;⑥定期热洗;
2.1.2化学降粘技术
加药降粘具有以下性能优点:(1)表面活性剂吸附在管壁上形成亲水膜,一方面降低管壁的摩阻,另一方面还将金属管壁的亲油性转变为亲水性,抑制石蜡和凝油向管壁的沉积;(2)在水包油型原油乳状液中,表面活性剂吸附在油珠表面,对油珠之间的聚并有抑制作用,可降低油珠之间的聚并温度,对水包油型原油乳状液具有稳定作用,降低油管和集油管道中油块的形成温度;(3)降低原油乳状液转相点的含水率,提前形成具有适度稳定性的水包油型(O/W)原油乳状液或拟乳状液,显著降低含水原油的表观粘度;(4)对W/O型原油乳状液有破乳作用,有利于在中转站和联合站进行的油水分离。
2.1.3井口掺热水降粘技术
在稠油中掺入一定温度的含油污水可以改善稠油在管线的流动特性,结合沙一沙二油层原油样品进行分析(如图2-3所示),从分析情况看,原油对温度的敏感性较强,原油粘度随着温度的升高而降低,温度每升高10℃,原油粘度降低近50%。由此可见,掺入水温度的变化对管线中原油粘度的影响巨大。
2.2降低集输回压的方法
一般来说,降低管线回压的方式有:①减少集输管线的长度;②增加管道的内径;③减少管内流体的流速。目前油田常用油气混输泵工艺技术降低集输系统回压,下面简单介绍油气混输泵工艺技术:
油气混输泵技术就是针对计量站气量较大、油稠、外输干线长造成系统回压上升以及解决偏远区块无油气处理设施造成集输困难而研究的。其性能优点为:(1)具有气、液混输的特点并且能够输送稠油;(2)结构紧凑、简单,具有极高的可靠性;(3)具有良好的抗腐蚀性和抗磨蚀性;(4)具有良好的自吸能力;(5)转速较高,一般为1500~3000r/min。
在计量站安装油气混输变频螺杆泵后,达到了很好的效果:(1)降低了井口回压,扩大了集输半径,满足了生产要求。部分边远井、计量站由于液量增加,压力上升,导致计量系统不能正常运行,管道穿孔次数增加,混输泵的应用基木上解决了这一问题;(2)增加了原油和天然气产量。由于回压下降,减少了井底泵的漏失量,增加了产液量和产油量。
3.结论
(1)降低回压主要有利于以下几个方面:抽油机在上、下冲程中,缩小杆管的伸长量、增加泵效;抽油杆负载减轻,工作状态变好,减少了断脱次数;减小泵活塞与泵筒间的漏失量,增加产液量;减小了电机电能消耗。作用在螺杆泵定子、转子上的压力变小,减少漏失量。
(2)目前在采油厂大面积应用的掺热水降粘技术,全天不间断掺水后大大降低了油井回压,增加了产液量同时也避免了堵塞管线,保证了产量。
(3)安装油气混输泵能够有效地降低计量站系统回压,达到降低单井回压的目的。尤其适应于计量站液量大、油稠、外输干线长造成油井回压高以及偏远区块无油气处理设施造成集输困难的问题。
(4)连续加药技术是降低单井回压简化集输工艺的有效途径。通过生产实践,降回压效果良好。不仅能保证油井的正常生产,还达到了增加原油产量的目的,同时促进了地面集输工艺技术水平。
(5)确定合理的泵的沉没度,采取防砂工艺措施等可以削减井口回压对油井的影响。
(6)降回压工作是一项持之以恒、不断进行的工作。虽然现在降回压工作取得一定成效,但随着油井生产的变化以及滚动开发的进行,又会有高回压井产生,因此只有不断的采取降回压措施,使油井回压控制在合适压力范围,才能保障油田的长期稳产。
1.1造成抽油杆管变形对产液量的影响
抽油杆、油管在外力的作用下会发生弹性变形。上冲程时,井口回压增量通过井筒液柱传递到活塞上,此时抽油杆受力伸长,油管处于自然状态。抽油杆的伸长量为ΔL杆。下冲程时,井口回压增量通过井筒液柱传递到固定凡尔上,此时油管受力伸长,抽油杆处于自然状态。油管的伸长量为ΔL管。由于井口回压增加的影响,使泵活塞的有效冲程减小了ΔL,ΔL=ΔL杆+ΔL管。如果再考虑上惯性载荷的影响,柱塞的有效冲程为:活塞有效冲程=光杆冲程-(抽油杆弹性变形+油管伸长)+超行程
1.2对抽油泵漏失量的影响
先由水头损失公式推导出压力的变化与漏失液体流速的关系:
由上式可以看出,漏失液体流速v与活塞上下的压差成正比。所以,当井口回压上升时,ΔP上升,漏失速度上升,漏失量增大。
我们从抽油泵静止条件下的漏失公式也可得出井口回压对漏失量的影响。
式中:q为静止条件下的间隙漏失量,m3/s;D为泵径,m;ν为液体运动粘度,m2/s;l为柱塞长度,m;ΔH为柱塞两端的液柱压差,m;g为重力加速度,9.8m/s2;e为柱塞与泵桶的径向间隙,m。
当井口回压上升时,ΔH增大,从式中可以看出,漏失量q也增大。在抽汲过程中,因为磨损,间隙e是个变值,是时间的函数,故漏失量将随时间而增加。
1.3对抽油机消耗电能的影响
当井口回压增大0.1MPa时,井筒内有流体要克服井口阻力做功。以L14-X26井为例,产液量25.5m3/d。因为每千米21/2in油管内部体积为3m3,该井用2.8h就能把液体从泵活塞处提升到井口,所做的功W=P×S×H=1135058.7J=0.315kW·h(其中P为井口回压增加的压强,Pa;S为油管内截面面积,m;H为泵到井口的距离,m)。每天克服井口阻力所做的功转化为电能2.68kW·h,年克服阻力做功为978.2kW·h。由于受抽油机机械效率及电动机电能转化为动能的效率的影响,实际消耗的电能要大于理论值。
1.4对油管内流动形态的影响
油气混合物在油管内的形态一般分为4种:泡流、段塞流、环流、雾流。当井筒某点的压力低于饱和压力时,溶解气就会从油中分离出来,以小气泡的形式分散在液体中,此时为泡状流;当油气混合物继续上升时,压力不断降低,溶解气分离出更多的小气泡,小气泡不断合并形成大气泡,直到占据大半个油管的内截面积,这时为段塞流;混合物继续上升,气体不断分离,大气泡逐渐形成连续的天然气通道形成环流。但是由于井口回压的增大,使油管内压力不断上升,流体中的天然气分离时间延迟,各阶段的流体形态也不断后推,降低了溶解气分离时的气举效果,增加了抽油杆管的负荷。
2.降低井口回压的方法
降低井口回压一般有降低原油粘度和降低集输管线压力两种办法。
2.1降粘技术
原油的粘度越高,流動阻力越大,井口回压就越高。所以各油田都采取了各种方法来降低流体的粘度,改善流体的流动条件,从而达到降低井口回压目的,这里主要介绍四种降粘技术。
2.1.1热力降粘技术
原油粘度对温度十分敏感,随着温度的升高,粘度明显降低。热力降粘方式主要有:①油套环空注高压水蒸汽技术;②电加热抽油杆加热技术;③井口加热炉或电加热器加热技术;④空心抽油杆注蒸汽技术;⑤井口管线伴热技术;⑥定期热洗;
2.1.2化学降粘技术
加药降粘具有以下性能优点:(1)表面活性剂吸附在管壁上形成亲水膜,一方面降低管壁的摩阻,另一方面还将金属管壁的亲油性转变为亲水性,抑制石蜡和凝油向管壁的沉积;(2)在水包油型原油乳状液中,表面活性剂吸附在油珠表面,对油珠之间的聚并有抑制作用,可降低油珠之间的聚并温度,对水包油型原油乳状液具有稳定作用,降低油管和集油管道中油块的形成温度;(3)降低原油乳状液转相点的含水率,提前形成具有适度稳定性的水包油型(O/W)原油乳状液或拟乳状液,显著降低含水原油的表观粘度;(4)对W/O型原油乳状液有破乳作用,有利于在中转站和联合站进行的油水分离。
2.1.3井口掺热水降粘技术
在稠油中掺入一定温度的含油污水可以改善稠油在管线的流动特性,结合沙一沙二油层原油样品进行分析(如图2-3所示),从分析情况看,原油对温度的敏感性较强,原油粘度随着温度的升高而降低,温度每升高10℃,原油粘度降低近50%。由此可见,掺入水温度的变化对管线中原油粘度的影响巨大。
2.2降低集输回压的方法
一般来说,降低管线回压的方式有:①减少集输管线的长度;②增加管道的内径;③减少管内流体的流速。目前油田常用油气混输泵工艺技术降低集输系统回压,下面简单介绍油气混输泵工艺技术:
油气混输泵技术就是针对计量站气量较大、油稠、外输干线长造成系统回压上升以及解决偏远区块无油气处理设施造成集输困难而研究的。其性能优点为:(1)具有气、液混输的特点并且能够输送稠油;(2)结构紧凑、简单,具有极高的可靠性;(3)具有良好的抗腐蚀性和抗磨蚀性;(4)具有良好的自吸能力;(5)转速较高,一般为1500~3000r/min。
在计量站安装油气混输变频螺杆泵后,达到了很好的效果:(1)降低了井口回压,扩大了集输半径,满足了生产要求。部分边远井、计量站由于液量增加,压力上升,导致计量系统不能正常运行,管道穿孔次数增加,混输泵的应用基木上解决了这一问题;(2)增加了原油和天然气产量。由于回压下降,减少了井底泵的漏失量,增加了产液量和产油量。
3.结论
(1)降低回压主要有利于以下几个方面:抽油机在上、下冲程中,缩小杆管的伸长量、增加泵效;抽油杆负载减轻,工作状态变好,减少了断脱次数;减小泵活塞与泵筒间的漏失量,增加产液量;减小了电机电能消耗。作用在螺杆泵定子、转子上的压力变小,减少漏失量。
(2)目前在采油厂大面积应用的掺热水降粘技术,全天不间断掺水后大大降低了油井回压,增加了产液量同时也避免了堵塞管线,保证了产量。
(3)安装油气混输泵能够有效地降低计量站系统回压,达到降低单井回压的目的。尤其适应于计量站液量大、油稠、外输干线长造成油井回压高以及偏远区块无油气处理设施造成集输困难的问题。
(4)连续加药技术是降低单井回压简化集输工艺的有效途径。通过生产实践,降回压效果良好。不仅能保证油井的正常生产,还达到了增加原油产量的目的,同时促进了地面集输工艺技术水平。
(5)确定合理的泵的沉没度,采取防砂工艺措施等可以削减井口回压对油井的影响。
(6)降回压工作是一项持之以恒、不断进行的工作。虽然现在降回压工作取得一定成效,但随着油井生产的变化以及滚动开发的进行,又会有高回压井产生,因此只有不断的采取降回压措施,使油井回压控制在合适压力范围,才能保障油田的长期稳产。