培训讲义井下作业技术及应用.ppt
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1、井下作业技术及应用 2008年4月,提纲,修井作业 人工举升 井下工具,海上油水井主要井型,水平井井身结构,井口装置,采油树,井口装置,可调式油嘴,井下电泵,定压放气流程,井下作业洗井,井下作业防喷装置,洗压井管汇流程,修井作业分类标准,种 类 划 分(按作业类别划分) 1 常规修井及检泵作业 作业内容: 检泵、冲砂 2 增产措施井 作业内容: 换泵、注水、 开层、 上返作业、酸化、压裂作业 下小筛管、连续油管、螺杆泵作业。 3 油(气)井大、中修作业 作业内容:管柱切割、磨铣、套铣、打捞作业,管柱类型介绍,1 设计生产管柱的基本原则 2 自喷管柱 合采管柱 分采管柱 3 机采管柱 4 注水管
2、柱 合注管柱 分注管柱,设计生产管柱的基本原则,1、符合安全要求; 2、满足地质油藏、生产工艺要求; 3、满足生产测试和增产措施要求; 4、结构简单,施工容易。,插入可取式合采自喷管柱,安全阀控制管线,固定封隔器,定位密封接头,井下安全阀,.适用范围 有自喷能力的、低温、需要分采的油、气井。 .操作注意事项 1、密封段应尽量选择长一些; 2、生产管柱应略在压缩状态下座井口,以补偿油管收缩可能带来的密封问题; 3、轻轻地将密封件插入密封孔内,防止损坏密封件; 4、定期检查和更换控制盘内液压泵上的滤网, 防止脏物堵塞控制管线; 5、若安全阀本身不带平衡机构,打开安全阀之前,必须先给油管内打平衡压力
3、,否则,将损坏密封件和有关运动部件;,插入可取式分采自喷管柱,安全阀控制管线,.适用范围 有自喷能力的、低温、需要合采的油、气井。 .优点、缺点 管柱结构简单、安全;因为可以分采,因此,在一定的范围内有利于合理调节各层的产量,满足生产要求; 分采的层数越多,使用的滑套(或其他分采工具)越多,为了达到分采的目的,需要进行频繁的钢丝作业,这样,不仅钢丝作业量大,而且增加了事故的可能性; .操作注意事项 .分层密封段的长度尽量不短于1m; .生产管柱应略在压缩状态下座井口,以补偿油管收 缩可能带来的密封问题; .轻轻地将密封件插入密封孔内,防止损坏密封件; .定期检查和更换控制盘内液压泵上的滤网,
4、防止赃物堵塞控制管线; .若安全阀本身不带平衡机构,打开安全阀之前,必须先给油管内打平衡压力,否则,将损坏密封件和有关运动部件;,射流泵管柱,1.适用范围 一般来说,只要原油地层粘度不太高、或油气比太高而不适宜使用电潜泵的油井、大斜度井和水平井都可以使用射流泵生产; 2.工作原理 高压动力液从油管泵入(虚箭头所示),因喷嘴和喉管直径、喷嘴和喉管之间的环形空间都很小,动力液在喷嘴前端、喷嘴和喉管之间的环形空间以及喉管内形成高速流动低压区(即高压动力液通过喷嘴时将势能-压能,转换成了高速液流动能)。因此,高压地层液(相对于喷嘴/喉管处的低压区而言)被吸入喉管内(见实箭头所示),并和动力液混合进入扩
5、散管区。这时,液混合液速度降低,压力升高(即动能转换成举升液柱的压力能),因此,混合液被举升到地面(见半边箭头所示)。,地面驱螺杆泵管柱,1.适用范围 直井、油稠井。 2.优点 井下管柱简单,可以举升含有固体颗粒的液体; 3.缺点和操作注意事项 抽油杆断脱,增加作业难度。 作业相对复杂,需要二趟管柱。 对于斜井,因井斜原因,井下工艺设计不具有通用性,泵挂加深有难度。,普通电潜泵管柱,1.适用范围 静液面确实已位于泥面以 下的油井; 2.优点 管柱结构非常简单; 3.缺点和操作注意事项 因管柱结构太简单(未装井下安全阀和电缆封隔器),不符合海上机采井的安全要求。因此,只有在完全确认该井静液面确实
6、在泥面以下时,才能作为一种临时机采管柱使用;,普通电潜泵管柱,1.适用范围 任何可以混采、气油比不超过电潜泵适用范围的油井,都可以使用这种机采管柱; 2.优点、缺点 管柱结构简单、安全; 每起一次管柱,都必须对电缆封隔器进行撤卸/维修/组装,需要花费不少人力物力; 3 操作注意事项 a下生产管柱时,应特别注意避免电缆封隔器以上的两根控制管线相互缠绕而(可能)损坏控制管线; b. 若安全阀本身不带平衡机构,打开安全阀之前,必须先给油管内打平衡压力,否则,将损坏密封件和有关运动部件;,电潜泵丢手管柱,.适用范围 需要分采而又无法使用Y管柱的、适合于电潜泵机采的小套管井都可以使用这种管柱; 优点 1
7、.在小直径套管里使用电潜泵的条件下,仍然可以满足分采的要求; 2.管柱安全、可靠 缺点 管柱结构比较复杂,现场作业难度大; 操作注意事项 1、插入丢手管柱时,严禁猛提猛放,防止损坏密封件; 2、分层密封段的长度尽量不短于1m; 3、严防井内落物; 4、下生产管柱时,应特别注意避免电缆封隔器以上的两根控制管线相互缠绕而(可能)损坏控制管线; 5、若安全阀本身不带平衡机 构,打开安全阀之 前,必须 先给油管内打平衡压力,否则,将损坏密封件和有关运动部件;,电潜泵“Y”管柱,1.适用范围 用于随时需要分采、分层测试的电潜泵机采的井; 2.优点 1)在采用电潜泵机采的情况下,仍然可以满足适时分采和随时
8、测试的工艺要求; 2)管柱安全; 3.缺点 管柱结构复杂,现场作业难度大; 4.操作注意事项 1)下入管柱时,轻轻地将密封件插入密封孔内,防止损坏密封件; 2)下生产管柱时,应特别注意避免电缆封隔器以上的两根控制管线相互缠绕而(可能)损坏控制管线; 3)若安全阀本身不带平衡机 构,打开安全阀之前,必须先给油管内打平衡压力,否则,将损坏密封件和有关运动部件;,电潜螺杆泵管柱,1.适用范围 适用于斜井、油稠井。 2.优点 (1)适合海上斜井。 (2)地面设备与电潜泵设备通用,空间小。 (3)泵挂深度可调整。 3.缺点和操作注意事项 (1) 油井液面检测重要,要防止供液不足导致的泵干磨损坏。 (2)
9、 停产后启动困难。 (3) 大排量机组仍在试验阶段。,插入可取式合注管柱,插入可取式分注管柱,修井作业流程图,机组故障,作业区组织检查排除故障,确认排除故障,发故障报告至作业区和作业室,实施恢复生产,恢复后报作业区和作业室,与油藏商量是否检泵?,结束,油藏室提供地质设计,1、收到故障报告后油藏在12小时提供地质设计。,采技服选泵,编写施工设计,平台实施挤柴油作业,关井浸泡,做好洗井作业前期准备(海上洗井队伍到位),平台配合洗井。,组织物料及人员动员到位,人员及海上监督到平台与洗井班交接,油井作业正常起下48小时。 (不包括打捞、冲砂等复杂作业),作业完毕,启泵、与平台油井交接。,是,否,12小
10、时,12小时,8小时,8小时,12小时,48小时,24小时,合计:,128小时,(5.17天),修井作业例:常规检泵作业施工程序,1 由作业监督组织接井 2 施工前的现场准备 3 捞Y堵 4 移井架 5 洗井、压井 6 拆采油树 7 组装立管防喷器 8 起原井生产管柱,9 解泵 10 下入油层防污染阀 11 联泵注油 12 下入Y管电泵分采生产管柱 13 拆防喷器,安装采油树 14 油井投产 15 电泵井的交接,SZ36-1 C15井检泵施工设计,修井作业例2:注水井酸化作业施工程序,JZ9-3 W5-3井酸化设计,提纲,修井作业 人工举升 井下工具,人工举升方式选择,海上油田主要人工举升方式
11、,人工举升方式: 潜油电动离心泵采油 螺杆泵采油 水力喷射泵(射流泵)采油 气举,海上主要人工举升方式特点,电动潜油离心泵 优点:排量大,易操作、地面设备简单,适用于斜井,可同时安装井下测试仪表,海上应用广泛。 缺点:不适用于低产液井,高电压,维护费高,不适用于高温井,一般泵挂深度不超过3000m,选泵受套管尺寸限制。,海上主要人工举升方式特点,水力喷射泵 优点:易操作管理,无活动部件,寿命长,适用于定向井,易维护和更换,可在动力液中加入所需的药剂。 缺点:泵效低,系统设计复杂,不适用于含较高自由气井,地面系统工作压力较高,油田中高含水期间,地面处理装置容量要求较大。,海上主要人工举升方式特点
12、,气举 优点:适应产液量范围大,适用于定向井,灵活性好,可远程提供动力,适用于高气油比井况,易获得井下资料。 缺点:受气源及压缩机的限制,不适用于稠油和乳化油,工况分析复杂,对油井抗压件有一定的要求。,海上主要人工举升方式特点,螺杆泵 优点:系统具有高泵效,适用于高粘度油井,并适用于低含砂流体。 缺点:工作寿命相对较低。,人工举升时机选择,井底流压变化 产量要求,井下管柱,井下管柱,井下管柱,井下管柱,井下管柱,井下管柱,井下管柱,井下管柱,井下管柱,井下管柱,井下管柱,井下管柱,潜油电泵采油技术,潜油电泵采油技术 基本概念 选型设计 日常管理 潜油电泵相关工艺技术 潜油电泵相关测试技术,基本
13、概念,潜油电泵采油系统,基本概念,潜油电机主要结构、工作原理和电性能测试 潜油电机为两极、细长式、三相鼠笼式异步电动机。它主要由定子、转子、轴承构成。 大功率潜油电机可以由个单节电机串联组成,国内单节长度一般为5-10m 定子的铁心中均匀分布三相绕组,绕组为电机提供旋转磁场;当绕组接通交流电时,转子为电机提供电磁转矩,目前国内潜油电机主要分900C、1200C和1500C三种; 国内潜油电机常用规格为456系列和540系列 轴承全部为滑动轴承。其中一个为止推滑动轴承,承载转子的重量;其余的为径向滑动轴承,起扶正转子的作用; 电机内部充满绝缘性能很高的润滑油,在电机中起绝缘、润滑和转递热量作用。
14、,保护器,为电机的动力端提供密封功能,防止井液进入电机内造成绕组短路,并保持电机内的压力和井内的压力系统想连通; 补偿电机升温后电机油体积的膨胀; 承担电机的部分轴向负荷(带一个止推轴承);,保护器结构,保护器机械密封,油气分离器,旋转分离器的主要结构和工作原理 a、主要结构 主要由上下接头、分离腔、分流壳、轴、导向轮、导轮、叶轮和诱导叶轮等组成。 b、工作原理 首先诱导叶轮将油气引入低压吸入叶轮区,然后,低压吸入叶轮使油气混合液获得稳定的压头。叶轮的高速旋转使混合液的流向经过导向轮后,由径向流变为轴向流进入分离腔。混合液在高速旋转分离腔内做匀速圆周运动。由于离心力原理,比重大的液体甩向外围,
15、比重轻的气体则聚集于轴心附近。被甩向外围的液体,经分流壳进入泵的第一级;气体则经过分流壳的分叉流道、再经过上接头放气孔进入油套环空。,旋转气体分离器工作原理,1,上接头,分流壳(不转),分流腔(转),轴(转),导向轮(转),导轮(不转),诱导叶轮(转),下接头,叶轮(转),油气水混合液,油和水进入上面泵,气体进入套管环空,潜油离心泵主要结构、工作原理及有关基本概念,潜油泵是由多个单级离心泵串联而成。每一级由一个转动的叶轮和一 个固定的导轮(壳)组成;叶轮内的油液随着叶轮的旋转而旋转,以实现压能的转换。导轮的主要作用是在转换液体压能的同时,把部分 高速动能变成低速(举升)能量(势能); 泵的叶轮
16、分“浮式”叶轮和“固定”式两种。 浮式叶轮多用于中小排量泵;固定式叶轮一般用于大排量泵;,浮式泵结构及原理,叶轮 (随轴转动),导壳(固定),平衡孔,上轴承,下轴承,潜油离心泵特性,潜油离心泵基本知识,1、离心泵的排量取决于:转速、叶轮尺寸、出口压力和液体性质,与泵的级数无关; 2、离心泵的扬程取决于:叶轮的圆周速度(Hu2/g)和泵的级数; 3、泵的扬程与所泵送的液体的比重无关;,4、额定电流不同的电机不能串联使用; 5、泵应在厂家所推荐的最佳范围内运转。 若实际排量超过最佳排量范围上限,则上止推轴承加速磨损; 若实际排量超过最佳排量范围下限,则下止推轴承加速磨损; 偏离的越多,上止推轴承或
17、下止推轴承磨损得越快; 6、一旦泵的型号和泵的级数定了之后,就意味着泵的最大扬程定了,再增加多大的功率也不会增加泵的扬程; 7、如果电机在低于额定电压下工作,电机转速下降,电流上升,长此下去,对电机寿命是非常不利的;电机在稍微高于额定电压下长期工作,通常对电机不会有明显的影响,只是功率因数稍有下降。,气锁 如果井液中有大量的游离气存在,当游离气多到一定程度,进到泵内的基本上都是气体时,泵就会抽空,这种现象叫气锁;发生气锁时,泵即表现为欠载停机。为了克服气锁现象,应尽量增加泵沉没度,减少气泡体积。 气穴 由于井液进入泵叶轮后,液体流速加快,同时压力降低,当压力下降到泡点压力以下时,液体会汽化,在
18、泵中形成气体段塞,当气体段塞进入到叶轮的高压区时,气体段塞被压碎。此时,被压碎的气体段塞产生巨大的能量而破坏叶轮。这种现象叫气穴,潜油电泵选型设计,电潜泵机组选型设计计算的核心 要求的产量下: 泵的扬程 电机功率,潜油电泵选型设计,潜油电泵泵挂的确定 1 泵入口气液比 2 定向井狗腿度的影响 3 井温的限制 注:稠油井要考虑温度及溶解气油比对稠油粘度的影响,潜油电泵选型设计,任何厂家提供的潜油泵的排量和扬程数据,都是按泵送水(或轻质油)条 件提供的。如果泵送介质变了,在计算泵的排量、功率和扬程时,应根据有关公式或有关图表或实验数据对 排量、扬程和功率进行修正.,潜油电泵选型设计,稠油电泵井电泵
19、设计扬程计算: 1 稠油对电泵扬程的影响 2 稠油对垂直管流的影响 稠油电泵电机功率的计算 1 稠油对电泵泵效的影响 2 稠油对潜油电泵功率的影响,潜油电泵选型设计,潜油电泵采油原油乳化现象:,地面控制设备的选型,变压器选型基本原则: 合适足够的防爆、防雨水性能(防护等级IP23,绝缘等级F) 容量能满足目前最小机组功率和今后可能的最大机组功率要求; (多档;一般1档基本够用) 电压、电流的取值范围至少能基本上覆盖目前国内几大电潜泵生产厂家机组的电压、电流值;,日常管理,启动(尽量使用变频器启动) 1、如果是新机组刚下井,而且事先已经知道目前井里静液面离井口的深度超过500m的话,启动前最好往
20、井里灌满轻质的清洁液体; 2、按规定要求在电控柜上或变频器上实施启动程序; 3、启动成功之后,应尽快用钳型电流表检查三相实际电流值,并和圆盘记录卡上的电流值进行比校 4、根据井口压力和产量以及现场的工作经验判断相序是否接错; 5、待油井出液完全稳定运转后,再重新调整好电流欠/过载值和启动延时时间值; 6、两次启动之间的间隔时间不得少于5分钟; 7、启动过程和启动后的机组正常运行电性能数据应有文字记录,日常管理,机组远行过程中日常应收集的主要数据 1、检查记录卡片上的电流曲线是否正常; 2、三相电流值/并和额定值比较是否异常,三相电压值/并和额定值比较是否异常; 3、原设定的欠/过载、延时值是否
21、漂移; 4、日产量; 5、出砂情况描述; 6、井口油/套压力值、温度;井下压力/温度值及变化情况(如井下安装有测试仪的话); 7、监测动液面深度,潜油电泵憋压诊断技术 1 判断电泵正反转 2 判断电泵工况 3 判断生产管柱是否漏失,电泵井反洗井作用 1 判断电泵工况 2 有一定的清洗作用,电泵电流诊断法,电泵正常运转情况下的电流曲线,电泵电流诊断法,油井含较多游离气,电泵电流诊断法,井内有杂质,潜油电动离心泵工况诊断主要内容 1 离心泵 2 潜油电机 现采用主要手段有: 1 旋转机械振动信号诊断泵及电机的轴承运转情况 2 电机在线绝缘情况预测电机寿命,潜油电泵相关工艺技术,1.潜油电泵加导流罩
22、技术 加深泵挂解决方法 提高液体流动速度,降低电机温升,潜油电泵相关工艺技术,大流道泵技术 潜油电泵自带加热器开采稠油技术 高气油比电潜泵 双分离器 游离气压缩处理 5.悬缆电潜泵,潜油电泵测试技术,动液面测试 毛细管测试技术 PSI测试技术 Y管测试技术 测压阀测试 永久式压力计,动液面测试,毛细管测压系统,目前较先进的测试技术: 1 电泵出口压力、温度 2 电泵入口压力、温度 3 电泵机组振动信号 4 潜油电机在线绝缘信号,射流泵采油技术,射流泵采油系统基本原理及组成 射流泵选泵设计 射流泵管柱、作业及测试 射流泵抽油井故障分析,1 概述 主要优点: 结构简单,无运动部件,紧凑可靠,使用寿
23、命长。 作业简单,检泵维修方便。 射流泵适用于深井,一般井深可达4000m。 射流泵适用于大排量、也适应于排量变化大的井。 射流泵对井下流体适应性很强,耐高温:超过150 耐腐蚀,适用于含砂、结垢、结蜡、高油气比、高含水井。 可在流程中加入化学药剂,解决产液对泵和管柱的腐蚀。 综合投资很有竞争力,特别是井下设备费用低,日常生产中井 下维修作业费用低,作业时间短。,缺点: 抽油效率较低,一般不超过35%. 为避免气蚀,需要较高的吸入压力. 地面设备长期处于高压下工作,地面设备维修费用相对较高. 如果用水作动力液,存在乳化现象,油水分离难度增加. 气油比过大时,由于泵排气体,会使泵抽液能力下降.
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