抽油机井常规作业.ppt
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1、,随着油田进入开发中后期,在机械采油工艺中,抽油机采油方式已占主导地位。以我厂为例,截至目前全厂共有油水井7399口,其中抽油机井4475口,抽油机井总数已占全厂油井总数的91.8%,因此,如何进一步提高抽油机井管理水平,确保抽油机井时率、利用率以及抽油泵况合理率,是我们每一名采油工程技术人员的职责。,大家都知道井下作业是保证抽油机井正常生产的主要手段和措施,但是由于抽油机井井下辅助工具较多,做为抽油机井所用的油管、抽油杆、光杆、抽油泵、采油树等主要部件,生产厂家多,产品技术性能指标各异,如果我们不掌握这些工具的技术性能,就不能编制切实可行的施工方案,不知如何跟踪,那么抽油机井作业施工质量及措
2、施效果就难以保证。今天,我主要从以下几个方面向大家介绍一下抽油机井井下作业相关知识:,1、抽油机井所用油管、抽油杆、光杆、 抽油泵、采油树主要类型、规范及技术指标,2、抽油机井井下常用工具,3、抽油机井井下常见故障分析及处理,4、抽油机井检换泵施工方案编制,内容,5、施工井问题跟踪、质量监督,6、返工井责任裁定办法,按照API标准要求,J-55油管出厂状态应为全长正火、正火+回火或淬火+回火热处理工艺,其硬度应为洛氏硬度16左右,单根油管长度一般为9.7米左右。,一、抽油机井所用油管、抽油杆、抽油泵、采油树主要类型、规范及技术指标,1、油管,类型:玻璃油管、涂料油管、渗镍油管、 普通油管,厂家
3、:西德、西班牙、阿根廷、日本、 上海宝钢和江苏承德等钢管厂,材质:均为中碳结构钢(J-55级油管),我厂抽油机井所用油管规格有62mm和76mm两种,钢级以J-55为主,N80E、N80n油管应用较少。,主要性能参数,普通抽油杆 特种抽油杆,2、抽油杆,(1) 普通抽油杆分为 C级抽油杆:用于轻、中负荷的油井 D级抽油杆:用于中、重负荷的油井 K级抽油杆:用于轻、中负荷并有腐蚀性 KD级抽油杆:用于中、重负荷并有腐蚀性,抽油杆是有杆抽油设备的重要部件之一,其作用是将抽油机的动力传递给井下抽油泵,超高强度抽油杆、玻璃钢抽油杆、空心抽油杆、连续抽油杆、柔性抽油杆。,连续抽油杆和柔性抽油杆在我厂采油
4、二矿也做过现场试验,但是效果不理想,已起出.,(2) 特种抽油杆,空心抽油杆,我厂只在套管泵采油工艺试验项目上,试验性应用2口井,空心抽油杆目前主要应用在螺杆泵采油工艺上。,玻璃钢抽油杆在我厂南五区有2口井使用,我厂自94年成立抽油杆厂后,抽油机井所用普通抽油杆,均由抽油杆厂提供:,在1999年以前所用材料是20CrMo,属于低合金调质钢。,自1999年后将材料改为12Mn2SiCr, 属于低合金非调质钢,目前采用材料30Mn2SiV。,常用超高强度抽油杆规范:,22mm、25mm2种,工艺型超高强度抽油杆材质为20CrMo,采用超音频感应加热表面淬火及抛丸强化处理工艺,经处理后的抽油杆,其抗
5、拉强度为980-1180MPa(普通D级抽油杆抗拉强度为794-965MPa),与同规格的D级抽油杆相比强度提高了25%-35%。,材料型超高强度抽油杆,选用材料FG20钢材质为16Mn2SiCrMoVTi,目前采用大连D407钢,目前聚驱抽油机井两种超高强度抽油杆都在使用。,3、光杆,规格分为: 25mm、28mm、32mm、38mm 其表面粗糙度低于0.8um。,我厂抽油机井目前普遍采用镦头式28mm普通抽油光杆,长度可分为8.3m,9.14m,11m等3种规格。今年以来针对聚驱抽油机井光杆断裂问题较为突出,开始试验性使用32mm光杆。,按材质可分:普通D级光杆、高强度光杆,抽油杆技术规范
6、,台肩,22,35,38,43,51,56,注:圆周边位移量是指抽油杆台肩与接箍端面初始接触至最终旋紧的圆周位移值。,抽油杆、空心抽油杆、抽油光杆的机械性能,空心抽油杆及接箍的主要尺寸,4、抽油泵:,管式泵 杆式泵,整筒泵 组合泵(衬套泵),管式泵 :,由于整筒泵具有型式多、冲程长、重量轻,在运输及井下工作时不会发生衬套乱等特点,目前各油田都在逐步用整筒泵取代组合泵,泵筒的材料最常用的是碳钢和合金钢,泵筒按壁厚 :,薄壁筒、中厚壁筒、厚壁筒和超厚壁筒,API规范中,薄壁筒壁厚=3.175mm,厚壁筒=6.35mm,中厚壁筒和超厚壁筒的壁厚由生产厂自定,一般中厚壁筒=4.763mm,超厚壁筒=8
7、-12mm,(3)泵筒与柱塞的间隙配合,组合泵间隙分3级: 一级泵: 间隙0.02 0.07mm 二级泵: 间隙0.07 0.12mm 三级泵: 间隙0.12 0.17mm,整筒泵间隙分5级: 一级泵: 间隙0.025 0.088mm 二级泵: 间隙0.050 0.113mm 三级泵: 间隙0.075 0.138mm 四级泵: 间隙0.100 0.163mm 五级泵: 间隙0.125 0.188mm,(4)抽油泵凡尔,目前,抽油泵阀球材料主要采用9Cr18Mo,阀座采用6Cr18Mo,阀座锥角2的取值范围为6575,推荐采用2=70。,A、大流道高效抽油泵 这种抽油泵是在常规泵的基础上改进而成
8、,泵的间隙与常规泵完全相同,该泵只对固定凡尔和游动凡尔系统进行了改进,增大了凡尔系统的油流截面积,从而降低了液流通过固定凡尔和游动凡尔时的流速,减小了柱塞下行阻力,目前这种抽油泵已广泛应用到聚驱采出井上。,(5)特种抽油泵,针对抽油井油稠、高含砂、高油气比等复杂的开采条件对抽油泵的特殊要求,近几年来,国内外研制出很多具有特殊用途的抽油泵。我厂目前应用的特种抽油泵:,B、单柱塞双作用抽油泵 这种抽油泵上、下冲程都出油,理论排量可达到上一级抽油泵的排量,但抽油机井的悬点载荷不增。该泵在我厂试验过3台,试验初期效果较好,后期出现一些问题,该泵目前还处于试验阶段。,C、KSA增效刮砂抽油泵 该抽油泵泵
9、筒采用碳、氮、硼多元共渗,活塞采用喷焊处理,同时在活塞上取消了楔形间隙,增加了两个刮砂杯,与传统抽油泵相比具有提高泵效、防止砂卡等功能。,防气锁抽油泵,其他类型特种泵:,旋转柱塞抽油泵 该泵的主要特点是在抽油泵工作过程中,柱塞上下往复运动,同时也做自身的旋转运动。解决了抽油时柱塞偏磨和砂卡问题,大大减轻了柱塞与泵筒之间的磨损,提高了抽油泵的寿命,射流增压抽油泵 该泵是在常规有杆泵吸入口处安装一套射流增压装置,利用射流增压原理提高有杆泵吸入口压力,降低杆柱载荷,提高排液量。,5、采油树,采油树做为油田开采的地面井口控制装置,多年来经过不断更新和完善,已基本定型。80年代以前,在抽油机井上一直采用
10、KY24.5/65(78)型井口控制装置,也叫250型采油树。进入80年代以后,随着油田的不断深入开发,生产测井工作越发显得重要,为了解决生产状态下的环空测试问题,开始研究偏心采油树。在1987年油田上研制成功了KY(P)16(14)/65型井口控制装置,也叫偏型采油树,并且在大庆油田抽油机井上开始广泛应用。目前这种井口装置,在油田抽油机井上的应用覆盖率已达到70%以上。,特点:井口装置采用卡箍式连接,进口连接简单方便,配件易更换,承压能力高(工作压力为24.5MPa、强度试压49MPa),油管挂密封效果好(采用一道铜盘根、两道胶皮盘根,锥体密封),,(1) 250型采油树 这种井口装置最早应
11、用在自喷采油井上,随着抽油机井大面积转抽、上抽,它只作轻微改动,便广泛应用到抽油机井上。,缺点:体积庞大、笨重,质量550kg,浪费1个总闸门。,(2)偏型采油树 这种井口装置,能够实现生产过程中的环空测试。,结构特点: 设计油管中心与套管中心偏心距18mm,油管挂采用四道O型胶皮盘根直体密封,油管挂下装有弹子盘可使油管自由转动,工作压力为16MPa、强度试压50MPa,质量486kg。,1、 由于油管与管挂的横截面积不同、刚度相差很大,同时管挂是坐在轴承上的,在工作时其螺纹丝扣处于受压状态,而油管的螺纹却处于受拉状态,这样造成油管、油管挂之间的变形协调性差,致使油管螺纹连接处易发生疲劳断裂。
12、,缺点,2、偏型采油树的油、套偏心距设计为18mm,不适用于140mm套管,造成井下62mm油管接箍与套管内壁有0.9mm的干涉量,使第一根油管根部产生弯曲应力。,缺点,3、偏型采油树采用8128特轻型推力轴承,作业时容易造成轴承破损,但由于轴承安装在四通底部,破损后又不易发现和更换,而且轴承一旦损坏,会增加油管丝扣的弯曲应力。,4、由于油管挂采用直体密封,上下密封圈尺寸相同,在施工作业时容易损坏密封圈,密封效果不好。,缺点,5、由于偏型采油树管挂与套管同心,当转动管挂进行解卡操作时,油管接箍始终贴靠在套管的内壁上,不利于测试解卡。,(3)偏解卡型采油树 它是在原偏型采油树基础上进行改进。底四
13、通不变,上四通与下四通采取二次偏心设计,整体偏心距为17mm(上四通与下四通偏心距为5mm,油管中心与挂体中心偏心距为12mm),弹子盘型号加大位置上移,使油管挂由受压状态改为受拉状态。,存在问题: (1)采油树整体外形尺寸、重量,与原偏型采油树基本一致,采油树附件多,安装不方便。 (2)油管挂仍采用直体密封,密封效果没有增加。 (3)上四通无法与目前不压井作业井口装置连接,造成作业施工无法控制。 (4)由于油管中心与挂体中心偏心距设计为12mm,同时还要保证挂体上部测试孔中心与光杆中心距离为66mm,这样造成光杆接箍磨油管内壁。,(4)多功能可转式偏心采油树,该采油树也是在原偏型采油树基础上
14、进行改进,将原弹子盘改为钢球,以防止弹子盘损坏,并且弹子盘位置上移,使油管挂由受压状态改为受拉状态,将下四通改成250型采油树四通,以便转注时不需更换井口。,存在问题:1)偏心距没有改变仍为18mm, 井下油管接箍与套管内壁的干涉问题依然存在。2)油管挂仍采用直体密封,密封效果没有改善。3)钢球上压盖与挂体采用焊接形式连接,强度低,现场高压处理事故时,易造成挂体与钢球上压盖脱离,使油管不能转动。,(5)、JFY-16-2型集成化解卡井口装置,这种井口装置的最大特点是,将井口闸门与采油树集成在一起,使采油树整体缩小,结构严紧,在偏心距设计上,同“偏解卡型采油树”偏心距一样,上四通与下四通采取二次
15、偏心设计,整体偏心距为17mm(上四通与下四通中心偏心距为5mm,油管中心与挂体中心偏心距为12mm),并且将弹子盘改为钢球,同时依靠钢球支撑挂体,存在问题:(1)油管中心与挂体中心偏心距设计为12mm,造成光杆接箍磨油管内壁。(2)集成闸门一旦损坏后,更换不方便。,(6)、JY-16-3型简易集成化井口装置,该种采油树最大特点是,将井口闸门与采油树集成在一起,它是针对250型采油树笨重问题而研制的一种简易井口装置,适用于非定点监测抽油机井。,(7)KYS-F全封闭防盗偏心采油树,该采油树将原2个四通体改成1个六通体。特点是整体小、重量轻、节省材料,现场安装简单方便,井口部件全部采用防盗设计。
16、,(1)设计偏心距为22mm,造成油管接箍与套管内壁严重干涉,现场不能正常下井,后经调整将偏心距由22mm改为18mm后,干涉问题依然存在。 (2)由于整体采用一次偏心设计,管挂与套管同心,当转动管挂进行解卡操作时,油管接箍始终贴靠在套管的内壁上, 不具备测试解卡功能。 (3)油管挂仍采用直体密封,密封结构与原偏采油树结构一样,密封效果没有增加。 (4)由于六通体上采用T260螺母连接,作业施工时,需要另行安装特殊法兰片,才能与目前不压井作业井口控制装置正常连接,给施工带来麻烦。 (5)由于六通体用焊接方式完成,整体强度低。,存在问题,(8)KYP-型采油树,这种采油树整体采用六通体设计,一次
17、铸造成型,内部采用二次偏心设计,井口主体上采取法兰连接,通过变径钢圈可实现与现有不压井工具正常连接。,特点:挂体偏心距为17mm(上、下四通与套管中心偏心距为3mm,油管中心与挂体中心偏心距为14mm),油管挂采用直体台阶式密封,使密封效果进一步增加。,工作原理 抽油机在正常生产时,井下油管与套管的偏心距为11mm使油管接箍与套管内壁之间保持6 .1mm间隙,保证井下油管不产生弯曲。在测试时将油管挂转动1800,井下油管与套管可产生17mm的偏心距,使油管接箍紧贴套管内壁一侧,并保持0.1mm间隙,保证测试仪器顺利起下。,二、抽油机井井下常用工具,在抽油机井内除了管、杆、泵主要部件外,还有很多
18、井下辅助工具,这些辅助工具对延长油井清蜡热洗周期、实现不压井作业、防砂、防杆管断脱、防气、防偏磨等起到了积极作用。,1、延长油井清蜡热洗周期的辅助工具有: 啮合式尼龙刮蜡器 它是我厂开发研制的一种刮蜡器,安装在抽油杆上,每根抽油杆上安装4-5个,平均1.5米装一个,每口井下入安装尼龙刮蜡器的抽油杆500米左右,抽油杆上、下行程时分别将抽油杆及油管上的蜡刮一次,使原油中的石蜡不沉积在油管及抽油杆上 (2)步进式机械清蜡装置 它是目前比较新型的有杆泵采油井自动清蜡器械,借助抽油杆冲程动力使清蜡器主体,运行于油管上、下换向器之间,从而实现井下管杆清蜡目的。 (3)强磁防蜡器 (4)抽油杆强磁短节,2
19、、防砂辅助工具,HLG-1环流式滤砂筛管 QYJF不锈钢丝网防砂筛管 陶瓷筛管,3、防偏磨辅助工具,卡锁式尼龙抽油杆扶正器 尼龙扶正接箍 抽油杆滚轮接箍 加重杆 整体吹塑式抽油杆尼龙扶正器,4、防杆管断脱辅助工具 抽油杆井下防脱器 油管锚定装置:无卡瓦锚、超越式油管锚、旋转式油管锚、无伤害油管锚、RCM型软油管锚等。 5、实现不压井作业防喷辅助工具 防喷脱接器 、滑套开关、帽型活门、 活堵、253-5丢手式旁通开关、Y445-114JH型封隔器、柱塞式开关等。,三、抽油机井井下常见故障分析及处理,由于抽油机井井下附件较多,工作环境恶劣,地下形势复杂,给抽油机井井下故障诊断带来很大困难,为了能够
20、准确地判断井下故障类型,以便采取相应的处理措施,减少无功作业,这里简单地向大家介绍一下,抽油机井常见井下故障判断及处理方法: 目前我们掌握抽油机井工况的主要手段是,通过对油井的产量、含水、电流、示功图、动液面等资料,进行综合分析、判断油井工况是否正常。抽油机井常见井下故障可分为抽油泵故障、油管故障、抽油杆故障、井下辅助工具故障等。,三、抽油机井井下常见故障分析及处理,油田上常用泵况诊断方法有六种:,第一种是光杆示功图法:就是利用安装在悬绳器上的水力动力仪,直接测出示功图,然后与理论示功图进行对比,观察实测示功图各部缺失情况进行泵况判断。,光杆示功图法,对于冲次较低,泵深较浅的纯抽井,可以得出较
21、准确的泵况诊断。,三、抽油机井井下常见故障分析及处理,第二种是井下示功图法:根据波动方程原理,用计算机技术将实测光杆示功图或信号转化为井下任意深度的示功图后,再靠人的视力和经验诊断泵况。,井下示功图法对于没有自喷力的纯抽井,示功图形状复杂时,判断效果较好。,但是由于井下示功图的诊断模型,是以带粘滞阻尼系数的波动方程为基础,其粘滞阻尼系数难以确定,从而引起井下泵功图的失真。,三、抽油机井井下常见故障分析及处理,第三种是憋压诊断法:用憋压时所取得的油管井口压力与憋压时间的关系曲线来分析泵况的方法。,憋压方法分3种:,1、开机憋压(常规憋压),就是抽油机在正常生产时,关闭生产闸门所进行的憋压,简称“
22、抽憋”。,2、关机憋压(高压憋压),当抽憋压力达到一定值后,停止抽油机运转,在相对高压下进行憋压,简称“关憋”。,3、停机憋压 在将正常生产的抽油机停转后,关闭生产闸门进行憋压,简称“停憋”。,三、抽油机井井下常见故障分析及处理,根据油井条件和漏失问题性质的不同,可采取三种憋压方式:,(1)三相憋压,三相憋压是最简单的直接憋压,这是油管内是油、气、水三相。一般情况下可以采取这种憋压方式。,(2)两相憋压,如果油井气量过大,则关回油闸门后,油管内的自由气体积占油管内总体积的比例较大,导致整个流体的压缩系数明显偏离常量。,为了消除这种影响,可在关闭回油闸门后的适当时刻,待油管中的气体游离到上部后打
23、开回油闸门,放掉气体再憋压。,在油井热洗后立即憋压,这时整个井筒中基本都是水,这种情况下憋压,能够较真实地反映泵况。,(3)单相憋压,三、抽油机井井下常见故障分析及处理,第四种是M法:在计算出油井和M值两个特征参数后,根据和M值的对应关系,利用M图判断泵况。,=P1-P2,M=/0,:游动阀的上下压差,表征地层供液能力。,M:实际泵效与理论泵效的 比值,表征泵的工作效率。,P1、P2:作用在游动阀下面和上面的压力。,0抽油井实际泵效和理论泵效。,三、抽油机井井下常见故障分析及处理,第五种是声测法,声测法是用一种仪器,测取井下设备工作中的振动的声音信号,以此来判断油井工作状况。,由于该方法是靠声
24、音来判断泵况,所以要求井下无刮碰、地面光杆不能碰驴头,否则多种声音混杂在一起,给诊断带来困难。目前该方法仍在研究之中。,第六种是组合法,从上述五种泵况诊断方法来看,各种方法都有一定的优点,但也有一定的局限性。因此现场上通常的做法是,对于难以判断的带喷井或示功图复杂的井,多采用组合式的方法诊断。,三、抽油机井井下常见故障分析及处理,(1)断脱带喷井 :可采用蹩压法、M法、井下示功图法、声测法;,(2)自喷力强的双阀漏失井 :可采用M法、井下示功图法、声测法;,(3)带喷的小泵井 :可采用蹩压法、井下示功图法、声测法;,(4)断脱气大且功图形状复杂井 :可采用M法、井下示功图法。,现场上验证泵况的
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