双作用泵减载深抽工艺技术研究与应用

2023-01-11

一、概述

辽河油田油层埋藏较深的区块较多, 主要在欧利坨、黄金带、冷161和齐131等油田区块, 油层埋藏深度在2600m以下的生产油井有95口, 占抽油机开井总数的18%。由于受到地质构造及油层渗透率等因素影响, 随着生产时间的推移, 地层压力逐渐下降, 油井液面不断变深 (动液面在2200m以下) 的油井为55口。常规深抽由于受抽油机额定载荷和抽油杆抗拉强度的限制, 当下泵深度超过2400m时, 导致抽油机超载及抽油杆断脱等事故发生, 在实施的50多口常规深抽工艺井中, 有9口出现过断杆情况。使这些处于低压状态的井不能正常发挥油层潜能, 以致造成油井生产能耗大、成本高、效益低的情景。该技术通过减载器的作用, 减轻了抽油机悬点载荷, 可将抽油泵下深到2800-3000m, 解决了抽油机超载和抽油杆断脱问题。使抽油泵的沉没度增加了400m以上, 达到了提高油井生产能力, 节能降耗的目的。

二、工作原理及特点

1. 工作原理

双作用泵减载装置是由两组不同规格的泵筒和柱塞组成的, 其减载活塞的上下端面分别处在油套不同的压力系统中, 由于它所下入的深度, 使油管内液柱压力大大高于油套环空内的压力, 由这个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, 当抽油机驴头上行时, 减载活塞在该举升力的作用下, 带动下面的抽油泵杆柱随同上面的抽油杆柱一起向上运动, 从而达到减少抽油机驴头悬点载荷的目的;抽油机驴头下行时, 减载活塞被其以下的抽油杆柱带动向下运动, 其减载器向上的力继续作用在上部抽油杆上, 以减轻其拉力, 同时减载泵筒内的原油顺油管被排出井口, 如此完成一个工作过程。

2. 工艺特点

(1) 用普通D级或H级抽油杆便可大幅度加深泵挂, 实现深抽、超深抽, 达到提高泵效, 提高产量的目的。

(2) 采用双作用泵减载深抽工艺管柱结构。

三、适用范围及理论计算:

1. 适用范围:

结合双作用泵减载工作原理, 对低产低效的油井进行了系统分析, 通过了解地层压力、渗透率、动液面等生产参数, 确定了技术使用范围。即:油层埋藏深度在2600m以下, 生产动液面在油层上界400m以上, 地层压力较低, 且需渗导性较好, 具有一定供液能力, 满足抽油泵下深在2500-3000m范围内。

2. 理论计算:

为确定技术的可行性, 我们进行了大量的理论计算, 并结合实际生产状况进行了评价对比。

(1) 减载器减载载荷计算:

通过计算, 当抽油泵深下至2700m时, 其悬点最大理论载荷为:113.9KN, 使用减载器下至1000m是时, 减载力为:25.31KN, 减载后悬点最大理论载荷为113.9-25.31=88.59KN, 满足了10型机额定工作载荷。 (10型抽油机悬点最大负荷为100KN, 12型抽油机悬点最大负荷为120KN)

(2) 抽油机悬点载荷计算:

通过理论计算, 结合现场实际生产数据对比, 理论比实测要高一些, 主要是因为生产中液柱里含有一定量天然气, 液柱重力载荷降低。

(3) 抽油杆抗拉强度及冲程损失分析

目前, 抽油杆的设计抗拉强度以能够满足抽油泵深抽工艺要求, 但由于长期疲劳使用及偏磨造成的损伤, 使多数抽油杆的抗拉强度具有不同程度的下降, 至使抽油井断杆事故经常发生, 一般断杆深度均在1000m以上。采用减载工艺后, 可减轻上部抽油杆的拉力达到50%以上, 大大减少了断杆事故的发生。

(4) 电机功率计算

通过计算, 当悬点载荷降低10KN时, 则抽油机可节电8%, 一般情况下, 减载器的减载力是20-30KN, 所以, 抽油机通过减载器减载后可节电15-25%。

四、现场实施情况

1. 实施效果分析

共投入19口井, 23井次, 截至目前共增油13894.59t增气128.1×104m3。从统计结果分析, 投入的19口井, 措施前平均泵深2062.5m, 措施后平均泵深2575m, 平均提高沉没度500m。措施前平均日产油0.44t, 措施后平均日产油2.79t。平均日增油达到5t以上的井有3口, 累增油达到1500t以上的井有3口, 达到1000t以上的井有5口。

2. 减载节能效果分析

实施减载深抽工艺的目的是加深泵挂, 即要满足抽油泵供液需求, 又能满足抽油机额定载荷要求, 保证油井安全平稳生产。而减载节能的计算是与在相同泵挂时, 不实施减载工艺所消耗电量的对比, 下面选取了8口井进行了对比分析。

8口井措施前平均泵挂2048m, 日耗电量131.2KWh, 措施后平均泵挂2618m, 日耗电量129.5 KW·h, 电量及载荷对比措施前后基本相同, 但泵挂加深了570m。措施后与理论计算对比, 日耗电量降低了35KWh, 平均单井日节电21.3%。

五、结论及建议

(1) 双作用泵减载深抽采油技术可在不改变油井地面设备的情况下, 使用原有的10型和12型抽油机实现深抽, 已实施措施井最大下泵深度2700m, 增产效果显著。

(2) 双作用泵减载深抽采油技术可以减小抽油机载荷, 具有较好的节能减排作用。

(3) 应用双作用泵减载深抽采油技术的井应具有一定的供液能力, 能保证油井连续生产, 对于效果较差井可与解堵、压裂等措施配合使用。

(4) 建议对油层埋藏较深 (2600-3500m) , 渗透性差, 动液面较深, 日产量低的油井或间开井, 推广实施该项技术。

摘要：辽河油田油层埋藏较深的区块较多, 随着生产时间的推移, 地层压力逐渐下降, 油井液面不断变深研究并应用双作用泵减载深抽技术, 使油井深抽工艺技术得到了进一步提高。该技术通过减载器的作用, 减轻了抽油机悬点载荷, 可将抽油泵下深到2800-3000m, 解决了抽油机超载和抽油杆断脱问题。使抽油泵的沉没度增加了400m以上, 同时有效的减少了冲程损失, 提高了抽油机的系统效率, 达到了提高油井生产能力, 节能降耗的目的。

关键词：双作用泵,深抽,检查,沉没度