低产能油井(层)闭式配套开采管柱的研究与应用.pdf

低产能油井层闭式配套开采管柱的研究与应用 第六图书馆 针对低产能油藏层存在的供液能力差、油井无法正常生产的问题,根据开采低产能油井层的理论,研制了闭式配套管柱及各种配套 工具。指出问题的关键在于根据产液性质、产量和地层性质等参数,优化尾管直径并实现闭式状态,保证流压、管柱直径与产量之间达 到协调统一,实现供排平衡。通过现场应用证明该闭式配套管柱可验证闭式管柱结构的密封性,从而保证了该配套管柱可减少流体通 过尾管的压力损失、提高入泵液速度、提高油井针对低产能油藏层存在的供液能力差、油井无法正常生产的问题,根据开采低产能 油井层的理论,研制了闭式配套管柱及各种配套工具。指出问题的关键在于根据产液性质、产量和地层性质等参数,优化尾管直径并 实现闭式状态,保证流压、管柱直径与产量之间达到协调统一,实现供排平衡。通过现场应用证明该闭式配套管柱可验证闭式管柱结 构的密封性,从而保证了该配套管柱可减少流体通过尾管的压力损失、提高入泵液速度、提高油井低产油气田 油井 管柱 闭式 配套开采石油钻采工艺张健 刘中云胜利石油管理局监盘采油厂,山东临邑2000第六图书馆 石油钻采I艺2 0 0 0年 第 2 2卷 第 3期 6 1 ① 低 由 井 层 闭式配套开采管柱的研究与应田 l J ， ， 5 0 7 二 胜利石 自管理局临 盅采油厂， 山东 邑 2 5 1 f ⋯ 摘要{ 十 对低 产能油藏 层 存在的供液能 力差 ．由井无法正常生产的 问题， 根据 开采低 产能油 井 层 的理 论， 研制 了闭式配套管柱 及各 种配套工具指 出问题的关键 在于根据 产液性 质、 产量和地层性质等每救． 优化尾 管直径 并实现闱式状态 ， 保证漉压 、 管柱直径与产量之间达 到协调统一， 实现供排平斯 通过现 场应用证明 暖闭式配 套管 柱可验证闭式管柱结 构的密封性 ． 从而 征 了该配 套管柱可减少流 体通过尾 管的压 力损 失 提 高凡 系液 速度 ． 提 高 油井产量 宴践证 明 闭式配套 管柱具有增压差、 清洗 辑堵 防止油层污染、 防油井倒灌 防油 管漏失午功能 主 题 词堡 兰 里 里 堡墼 研 究应 用1司 破 田 襄 乖， 作者 简介张 健， 1 9 7 3年生 l 9 g 年 毕业于西南石油学院石油 工程 糸采油 专 ， 现从 事机械 采油万面的研 究 与推 广应用工作 刘中云 ． 1 9 6 3年生l 9 8 3年毕业于江汉石油学院石 油工程糸采油专 业． 现任厂长兼总工程 师， 高短 工程师 宋彬， 1 9 6 7年生 】 9 8 9年毕业于西南石 油学陀 采油专 业． 工程师 丛洪 良． 1 9 6 3年生。1 9 8 8年毕 业于 华中工学院应用化 学专业． 高级工柱师 。 李光 ． 1 9 5 5年生 ．1 9 8 2年毕业于华东石油学院采油专 业． 高虹工程 _坪 临盘油田属于复杂小断块油 田． 油藏类型多， 油 井的层间矛盾大。随开采时间的推移 ． 地层产能降 低、 含水上升或井底形成液体聚集给地层造成回压 等 ， 使碍现有的管柱结构 已不能解决原油开采中出 现的问题， 具体表现在 1 对于高压低渗油藏， 由于 供液不足， 油井免修期短， 开采成本较高； 2 对早期 大段射开的油井随时间的推移， 其开采进入高含水 期 ， 需用封隔器直接卡封原 主力油层 贡献较大 ， 已 高含水 ， 启动非主力油层生产； 卡后含水下降了， 而 往往 由于供液不足， 造成油井无法正常生产。 针对上 述问题 ， 经现场的反复试验与研究， 根据 不同的油藏 层 特点， 研制成功了 2种类型闭式采油配套管柱。 截至 1 9 9 9年 9 月 ． 已现场应用 4 2口井， 成功实现 了 低产能油井的长期生产。 一 、闭式配套管柱结构的理论分析 整个泵抽举升系统 以泵的固定凡尔为界， 上部 是依靠泵排出压力举升流体 ， 下部则是油层液体的 自溢 。 研究的重点是下部管柱。以井底 为节点 ． 流动 压力就是流入此节点流体的动力， 是油层产液所必 须的； 油管的吸入压力则是流出此节点的液流动力． 是管柱举液所必须的。由于现场大部分生产管柱与 套管之间没有下封隔器， 泵的位置不在油层中部 ， 且 泵下一般都下尾管 ， 则整个管柱的压力示意见图 1 。 压力 图 】 『 式配套管柱与常规 管柱的压 力对比示意 囤 由于常规管柱泵下没有封隔器， 套管本身对油 藏来说是一种开采管柱 如果油藏有足够的能量， 油 井即可 自喷生产。 而带封隔器的闭式管柱 ， 就相当于 减少了自喷尾管管柱的直径。假设泵的吸入压力一 定， 用奥尔基捷维斯基 Qr k i s z e w s k i 方法编程并计 算不同管径下所需的油管压力 见图 1 ， 图中， A点 与 B点分别表示为达到相同的泵吸入压力 ， 常规管 柱与闭式配套管柱所需的油管吸入压力， 由 B点的 压力值延伸到常规管柱压力曲线的 c点． 则 c点就 代表与 B点有相等的油管吸入压力， 但深度不同。 A 点与 B点之间的压力差异 ， 说 明在同一油井 中， 且 维普资讯 第六图书馆 石油钻采I 艺2 0 0 0年 第2 2卷 第 3 期 在相同的油管吸入压力和泵挂深度的条件下， 闭式 配套管柱结构将提高泵的吸入压力， 也就意味着将 提高入泵液速度， 也称闭式配套管柱为“ 速度管拄” 。 问题的关键在于根据产液性质、 产量、 地层性质等参 数 ， 优化尾管直径并实现闭式状态 。开抽后， 实现流 压、 管柱直径与产量之间达到协调统一 ． 从而实现供 排平衡。 二、 管柱结构、 工艺特点及功能 针对低产油井 层 ， 开发了常规 闭式配套管 柱 与虹吸尾管 闭式配套管柱 2种类型闭式采油配套管 柱 见 图 2 、 图 3 。 一 一 至 一 ／ ／ 0 玉 一 鐾 一 ． ．油层 区 一 一 圈 2常规 闭 式 配 套管 柱 J l} J 固 3虹吸 昆 管 用 式 配 套 舌柱 1 ． 管柱I艺特 点 常规 闭式配套管柱适用于低 产能油井， 或油井产能较低的非主力油层 ． 日产坡量 约为 l o t ， 此管柱具有增加泵的吸入压力、 提高 凡泵 液速度、 防止油井倒灌、 防油层污染和防油管漏失等 功能 ， 另外该管柱可随意卡非主力油层生产 ． 具有针 对性 、 随意性 ， 是开采非主力层的重要管柱。虹吸尾 管闭式配套管柱适用于低渗透区块， 油许不出砂 、 产 能较低 ， 日产量低于 5 t ； 油气比不能太高 采 用直径 为 2 5 ～ 5 0 mm 的虹吸 尾管 ， 可解决 油 井供 液差 问 题 ． 延长油井的免修期； 增加对油层的脉冲激动 ， 有 利于解堵 ， 并且生产一段时间后可增加油井产液量。 2 ． 配 套 管柱的功 能 】 增压差。 整个抽设过程都是在闭式状态下进 行的 开抽后， 实现丁流压、 管柱直径与产量之间协 调统一 ， 从而实现供排平衡。 封隔器以下流体涌进尾 管 ， 井底压力瞬时大幅度下降， 加大丁近井周围的供 液量。 同时减少流体流经尾管的压力损失， 增加了泵 的吸入压力 ， 提高了入泵液的速度及泵效 ， 成功实现 丁低产能油井或非主力油层的长期生产． 提高了油 井产量 。 2 清洗解堵。在形成增 压差作用的同时 ， 由于 没有封隔器 以上液柱的影响， 地层流体随着上、 下冲 程的往复运 动， 被迫呈脉动状态排出， 形成负压脉冲 涟， 一旦与地层形成共振， 将对近井地带进行清洗净 化， 提高井筒附近地层的渗透率。 3 防油层污染。 由于使用与封隔器配套的特制 浇井阀和特制单流阀， 采油热洗或作业洗井时， 洗井 阀打开， 入井液只能从泵上油管内返出， 防止丁油层 漏失， 尤其是油井一旦被抽活 后 ， 配套此种管柱 ， 可保证 油层 不再被污染 。 4 防油井倒灌。 由封隔器和特制单流阀封堵了 油套环空 ． 一旦泵上油管或泵漏 ， 均能防止地面流程 往回倒灌 。 5 防油管漏失。 由于封隔器和特制洗井阀封堵 了油套环空， 一旦泵上油管有少量漏失， 不能形成循 环 ， 也可保证正常出油。 三 、 各配套工具的作用及其工作原理 1 ． 封 隔器第 一级封隔器采用 Y2 1 1 1 1 5型 卡瓦封隔器， 该型封隔器具有锚定管柱、 承受较大的 压差及 防止油管的蠕动造成胶皮过早失效等功能 。 第二级封隔器采用 Y3 4 1 1 1 5型 自验封封隔器 ， 该 新型封 隔器的工作原理是 液压经传压通道到 自验 封封隔器 ， 推动 自验封封隔器的活塞及相应的部件 ， 使 自验封封隔器的密封胶筒被压缩， 同时锁 紧机构 发生动作 ． 使胶筒不能回弹． 达到密封目的 2 ． 特审 洗井阀 用于洗井作业及 传压， 使 Y 3 4 1 自验封封隔器坐封 。 当地面洗井压力大于 5 MP a 时 ， 推动特制洗井阀的活塞及相应的部件， 洗井阀打开 ； 放压后 ， 其 自动关闭。油井生产时封闭油套环空 ， 保 证 管柱 的 闭式生产 0 ． 特制单流 凡尔 具 有使流体单 向流动的作 用 。保证洗井时 流体不倒灌回油层， 实现了油层保 护 ； 并保证 Y3 4 1自验封封隔器的坐封。 四 、 施工步骤及验封原理 。 ■ 一 一 一 维普资讯 第六图书馆 ■ 卜 占 张健等 低 产 能油井 层 闭 式配套开采 管柱 的研 究与应 用 6 3 1 ． 施I 步骤管柱按设计要求入井后 ， 先油管 正试压， 地 面泵 压达到 5 MP a ， 连接 管线不刺 不漏 ， 稳压 5 m in不降为合格。然后按卡瓦封隔器的型号 上提管桂至规定的高度， 旋转或下放管柱坐封卡瓦 封隔器， 加压 8 0 k N。装井口并密封油管。连接管线 至套管， 地 面泵车打压至 5 MP a ， 稳 压 5 rai n不降为 合格， 验 封卡瓦封 隔器， 继续 打压至 1 O MP a ， 稳 压 l O mi n完成 Y3 4 1 一 l l 5型 自验封封 隔器坐 封、 验 封 。 2 ． 验封原理 自验封封隔器坐封前． 先从 油套 环空打压 5 MP a ， 如果稳压 5 rai n不降则验证卡瓦封 隔器坐封合格， 否则打开油管 ， 由返水情况来判定是 套管漏还是卡瓦封隔器坐封不合格； 继续打压至 8 MP a自验封封隔器坐封 ； 打压至 1 0 MP a ， 自验封孔 打开， 根据压力的变化情况 ， 可验证 自验封封隔器及 管柱的密封性 ， 达到逐级验封的目的。 五、 现场应用及效果 临盘油田属于复杂小断块油田． 油藏类型多 ， 油 井的层间矛盾大。 针对其中的低渗透油井、 非主力油 层 ， 截至 1 9 9 9年 9月， 在 4 2口井应用该管柱 ． 成功 率 1 0 0 ， 有效率 9 o ， 平均泵教提高 】 2 ． 8 ， 1 ～9 月份 4 2口井累计增产原油 2 4 9 2 3 t ， 投入产出比为 1 l 8． 6。 1 ． L 9 5 9井施工前 E I 产油量为 3 ～4 t ， 含水 1 6 ， l 9 9 9年 5月 1 6日， 对该井采用图 2所示的管 柱施工 ； 旖工后 日产油量为 1 4 ～2 O t ， 含水 2 3 ， 已 连续生产了 5 个月， 累积增油 1 2 1 8 t 。 2 ． s 4 4 2井施工前 日产油量 为 2 ～3 t ， 平 均 检 泵周期 不到 1 个 月， 采油成本较高， 1 9 9 9年 2月 2 1 E I ， 对该井采用图 3 所示的管柱旖工； 施工后 日 产油量为 3 ～4 t ， 已连续 生 产了 8个 月， 累积 增油 2 0 0多吨。 六 、 结束语 油田普遍存在低产能油井以及高含水开发 期未 得到充分动用的非主力油层。以提高措施有效率为 基础 ， 经过反复地研究 ， 认为解决问题的关键在于根 据产液性质、 产量、 地层性质等参数优化尾管直径并 实现闭式状 态 开抽后 ， 流压、 管柱直径与产量 之间 达到协调统一， 从而实现供排平衡。实践证 明 闭式 配套管柱具有增压差、 清洗解堵 、 防油层污染、 防油 井倒灌 防油管漏失等功能， 大大提高了低产能油井 的开发效果。 参考文献 张健 、 l 中云等． 低 产能油井虹吸尾 管结构量 柱的设 计 与试 验 ， 石油钻 采工 艺． 2 0 0 0 ． 2 2 1 5 9 ～6 1 收 璃 日期 1 ∞ 91 02 1 停 改 稿 收 到 日期2 0 0 0 一O 4 一I 8 [ 鳊辑姚晓喻郑 秀娟] f 彩南调剖封堵增油 8 0 0 0 t ， b ．．．， 噬 堕 墨塑 墨 壹 塑旦 曼山 _ 薹 塑油 藏自 全面 授凡 成苯 ， 技术人员 和 ] 用1 9 9 8 年改进完 善后的封 堵剂 开 发 以 来， 由 于含 水 上 升- 陕， 导致 原 油 产 量 逐 年 递 减 。 为此 ， 从 去年 开始 新疆局 采 油I 艺研 究院 与彩 南 油 田合 作 ， 共 同制订 出针 对 西 山 窑组油 藏调 剖 封 堵 的 治理 方 案。 他们 结 合 以往 现场 成功 的经验 ． 并根 据 各调剖 井 的吸 水情 况、 吸 水 指数 的太 ， i 、 渗 冠介 质等 情况进行 j优化设计， 决定进行化学调剖封堵 实施 增 产措施 。 为 j保 证 调 剖封 堵 质 量 和上 产增 效 、 节约施 I 根据 不 同的井 况 ， 分 别使 用 了絮凝 型加 综 合 堵漏 剂 的堵水利、 有机吏联 剂等多种堵利， 经现场调剖封堵 施 I 后 ， 达 到 j制 定指标 要 求， 见到 j明 显 的效 果 ， 井组 中 已有 1 8口井 出现 了含水半 下降 、 日产液 量上 升的奸势头， 截至目前 已增产原油 8 0 0 0 t 。 裘新农 维普资讯 第六图书馆