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[摘 要]齐37块开发已进入中后期,油层压力逐年下降,油井动液面不断降低,油井产量越来越低。为进一步挖掘区块潜力,提高单井产量,开展连续杆深抽配套工艺研究,从深抽优化设计和配套采油工具两方面入手,合理优化三抽设备,采用高强度连续抽油杆、深抽泵、管杆组合以及各种配套工具,可使泵挂深度由平均2250m加深至2900m,通过现场应用,取得了显著的增产效果。
[关键词]深抽;连续抽油杆;优化设计;配套工具
中图分类号:TE933 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)46-0372-01
前言
辽河油田齐37块已进入中后期开发阶段,随着开发的逐渐深入,单井产量逐年降低,严重制约了区块的整体开发,而油井深抽技术是动用深井油气资源的有效手段之一。从2003年至今,我们不断研究深井深抽配套工艺,平均泵挂深度已由早期的1700m加深至目前2900m,由此产生的杆管偏磨、结蜡非常严重,造成油井断、卡、脱、漏检泵井次增多,严重影响了深抽井的正常发挥。为进一步掌握该项技术,有必要对该项技术进行深入研究。
一、深抽井设计因素
油井深抽须根据生产要求,合理选择“三抽”设备,提高生产压差,使抽油泵保持在合理的沉没度范围内,泵的充满程度尽可能高,同时充分注意冲程损失造成的不利影响,以获得尽可能多的产液量,在此基础上要对杆、管、泵参数进行优化,最大程度延长检泵周期。
1.1 抽油机选择
抽油机选择原则:不能只考虑当前生产状态,至少考虑油井20年生产动态,且抽油机基本参数不能同时选用最大,除光杆冲程按抽吸工作状况选择外,一般驴头悬点载荷取额定载荷的65%~95%,减速箱扭矩取额定扭矩的55%~90%。
1.2 抽油杆强度校核
为更科学的使用抽油杆,防止断脱,必须进行抽油杆应力校正。
抽油杆柱的最大许用应力计算公式为:
式中:为最小抗张强度,N/mm2;为最小应力,N/mm2;SF为使用系数(取0.5~1)。
1.3 油管强度校核
由于油管受其它摩擦力的影响较小,在此不进行考虑,所以得出油管强度的校核公式如下:
L
式中: L、分别为油管长度、液面深度,m;[]为许用应力,N/mm2;、分别为钢、液、油密度,g/cm3;D1、D2、d1、d2分别为套管内径、油管内径、油管外径、抽油杆外径,mm。
从计算结果可以看出,在安全系数为1.4时J55油管的下入深度为2560m。对油管下入深度已超过2500m时,考虑油井结蜡和交变载荷影响,需更换为N80或J55加厚油管。
1.4 配套工具
(1)深抽泵。使用双工作筒管式深抽泵,该泵筒具有厚壁双层特点,抽油泵阀球和阀座采用硬质合金,耐压45MPa,允许最大泵挂4500m,Ⅱ级间隙。
(2)减振器。使用抽油杆减振器可缓冲和减少冲击载荷,有效减少抽油杆断脱事故。
(3)锚定器。随着泵挂的加深,抽油杆及油管冲程损失加大,冲程有效利用率下降,油管抽油杆受力将更加复杂。用油管锚将油管下端固定,使油管受力从拉压交变载荷变为只受拉力,消除油管变形,减少冲程损失。
(4)减载器。减载活塞的上下端面分别处在油套不同的压力系统中,形成的压力差所产生的力作用于减载活塞的下端面,使其产生一个向上的举升力从而达到减轻抽油机驴头悬点载荷之目的。通过现场应用得出,一般减载器下入深度为泵挂的1/3处,在动液面以上。
(5)低磨阻接箍。该接箍经特殊工艺处理后,在钢体表面形成了一层高强度、高硬度、低磨阻的耐腐蚀层,大大降低了表面摩擦系数并提高了表面强度,在深井中可有效减轻油管摩擦损耗,延长使用寿命。
(6)其他工具。应根据油井实际情况,合理使用扶正器、泄油器、防脱器、刮蜡器和管杆旋转技术等,改善深井抽油杆工作状况和防止断脱配套。
二、深抽井优化设计
例:xx井完钻井深3650m,射孔段为3208.26m-3117.42m,泵挂深度为2700m,根据试油情况,初定抽油泵泵径为32mm,冲程为3m,冲次为4.5r/min。
1、抽油机选择。通过计算,D级抽油杆选用10型抽油机最大下入深度2300m,选用12型抽油机最大下入深度2800m,所以,10型抽油机不能满足要求,因此,需选用12型以上抽油机进行设计。
2、抽油杆选择。深抽井杆柱偏磨、脱扣往往发生在杆柱接箍处,为减少检杆次数,我们选择H级钢制连续抽油杆进行配套深抽设计。
3、油管选择。从油管强度计算得出,安全系数取1.4时,J55油管最大下入深度为2560m,因此需采用J55钢级加厚油管或N80钢级油管。
4、设计优化。锚定后油管冲程损失为0,冲程有效利用率上升了5.6%,排量为14.52m3/d,上升了2.75m3,建议使用油管锚定器。通过计算,减载器的下入深度为1034m,下入减载器后最大载荷为55.27KN,最小载荷为27.75KN,最大动载荷降载率32.71%,最小动载荷降载率44.50%,建议使用减载器。另外,油管接箍使用低磨阻材料接箍,上加装泄油器,可减少摩擦损耗。
三、现场应用效果
连续杆深抽配套技术,自2008年在齐37块进行现场试验以来,已累计施工15井次,最大泵深达2900m,累增液1.32×104m3, 累增油1.02×104t,措施成功率100%,措施有效率93%。在相同泵挂深度下通过优化设计,最大载荷可下降14.87KN,最小载荷可下降13.76KN,抽油机年节电达1.73×104Kw·h,经济效益相当可观。
四、结论
通过合理优化三抽设备,应用连续抽油杆,对油管、泵型、抽吸参数等进行优化设计,并配套深抽工具,可使泵挂深度由1700m加深至2900m,并在现场应用中取得了显著的增产效果。
参考文献
[1] 万仁溥主编.采油工艺手册[M].北京:石油工业出版社,2000.
[2] 张琪.采油工程原理与设计.山东东营:石油大学出版社,2000.
[关键词]深抽;连续抽油杆;优化设计;配套工具
中图分类号:TE933 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)46-0372-01
前言
辽河油田齐37块已进入中后期开发阶段,随着开发的逐渐深入,单井产量逐年降低,严重制约了区块的整体开发,而油井深抽技术是动用深井油气资源的有效手段之一。从2003年至今,我们不断研究深井深抽配套工艺,平均泵挂深度已由早期的1700m加深至目前2900m,由此产生的杆管偏磨、结蜡非常严重,造成油井断、卡、脱、漏检泵井次增多,严重影响了深抽井的正常发挥。为进一步掌握该项技术,有必要对该项技术进行深入研究。
一、深抽井设计因素
油井深抽须根据生产要求,合理选择“三抽”设备,提高生产压差,使抽油泵保持在合理的沉没度范围内,泵的充满程度尽可能高,同时充分注意冲程损失造成的不利影响,以获得尽可能多的产液量,在此基础上要对杆、管、泵参数进行优化,最大程度延长检泵周期。
1.1 抽油机选择
抽油机选择原则:不能只考虑当前生产状态,至少考虑油井20年生产动态,且抽油机基本参数不能同时选用最大,除光杆冲程按抽吸工作状况选择外,一般驴头悬点载荷取额定载荷的65%~95%,减速箱扭矩取额定扭矩的55%~90%。
1.2 抽油杆强度校核
为更科学的使用抽油杆,防止断脱,必须进行抽油杆应力校正。
抽油杆柱的最大许用应力计算公式为:
式中:为最小抗张强度,N/mm2;为最小应力,N/mm2;SF为使用系数(取0.5~1)。
1.3 油管强度校核
由于油管受其它摩擦力的影响较小,在此不进行考虑,所以得出油管强度的校核公式如下:
L
式中: L、分别为油管长度、液面深度,m;[]为许用应力,N/mm2;、分别为钢、液、油密度,g/cm3;D1、D2、d1、d2分别为套管内径、油管内径、油管外径、抽油杆外径,mm。
从计算结果可以看出,在安全系数为1.4时J55油管的下入深度为2560m。对油管下入深度已超过2500m时,考虑油井结蜡和交变载荷影响,需更换为N80或J55加厚油管。
1.4 配套工具
(1)深抽泵。使用双工作筒管式深抽泵,该泵筒具有厚壁双层特点,抽油泵阀球和阀座采用硬质合金,耐压45MPa,允许最大泵挂4500m,Ⅱ级间隙。
(2)减振器。使用抽油杆减振器可缓冲和减少冲击载荷,有效减少抽油杆断脱事故。
(3)锚定器。随着泵挂的加深,抽油杆及油管冲程损失加大,冲程有效利用率下降,油管抽油杆受力将更加复杂。用油管锚将油管下端固定,使油管受力从拉压交变载荷变为只受拉力,消除油管变形,减少冲程损失。
(4)减载器。减载活塞的上下端面分别处在油套不同的压力系统中,形成的压力差所产生的力作用于减载活塞的下端面,使其产生一个向上的举升力从而达到减轻抽油机驴头悬点载荷之目的。通过现场应用得出,一般减载器下入深度为泵挂的1/3处,在动液面以上。
(5)低磨阻接箍。该接箍经特殊工艺处理后,在钢体表面形成了一层高强度、高硬度、低磨阻的耐腐蚀层,大大降低了表面摩擦系数并提高了表面强度,在深井中可有效减轻油管摩擦损耗,延长使用寿命。
(6)其他工具。应根据油井实际情况,合理使用扶正器、泄油器、防脱器、刮蜡器和管杆旋转技术等,改善深井抽油杆工作状况和防止断脱配套。
二、深抽井优化设计
例:xx井完钻井深3650m,射孔段为3208.26m-3117.42m,泵挂深度为2700m,根据试油情况,初定抽油泵泵径为32mm,冲程为3m,冲次为4.5r/min。
1、抽油机选择。通过计算,D级抽油杆选用10型抽油机最大下入深度2300m,选用12型抽油机最大下入深度2800m,所以,10型抽油机不能满足要求,因此,需选用12型以上抽油机进行设计。
2、抽油杆选择。深抽井杆柱偏磨、脱扣往往发生在杆柱接箍处,为减少检杆次数,我们选择H级钢制连续抽油杆进行配套深抽设计。
3、油管选择。从油管强度计算得出,安全系数取1.4时,J55油管最大下入深度为2560m,因此需采用J55钢级加厚油管或N80钢级油管。
4、设计优化。锚定后油管冲程损失为0,冲程有效利用率上升了5.6%,排量为14.52m3/d,上升了2.75m3,建议使用油管锚定器。通过计算,减载器的下入深度为1034m,下入减载器后最大载荷为55.27KN,最小载荷为27.75KN,最大动载荷降载率32.71%,最小动载荷降载率44.50%,建议使用减载器。另外,油管接箍使用低磨阻材料接箍,上加装泄油器,可减少摩擦损耗。
三、现场应用效果
连续杆深抽配套技术,自2008年在齐37块进行现场试验以来,已累计施工15井次,最大泵深达2900m,累增液1.32×104m3, 累增油1.02×104t,措施成功率100%,措施有效率93%。在相同泵挂深度下通过优化设计,最大载荷可下降14.87KN,最小载荷可下降13.76KN,抽油机年节电达1.73×104Kw·h,经济效益相当可观。
四、结论
通过合理优化三抽设备,应用连续抽油杆,对油管、泵型、抽吸参数等进行优化设计,并配套深抽工具,可使泵挂深度由1700m加深至2900m,并在现场应用中取得了显著的增产效果。
参考文献
[1] 万仁溥主编.采油工艺手册[M].北京:石油工业出版社,2000.
[2] 张琪.采油工程原理与设计.山东东营:石油大学出版社,2000.