海上油氣田完井手冊 第七章 生產完井管柱-文庫吧

【正文】 2）本閥失效后，能安裝懸掛式液壓安全閥。 3）下入深度除在硬泥面以下外，同時還要考慮結蠟、結垢等因素。 2．環空安全閥 1）必須具有單流作用，單流閥必須采用液壓控制，能夠滿足用氣要求。 2）承受上下壓差不低于10MPa（視井況而定）。
3）能耐高溫高壓（視井況選用）。
3．氣舉偏心工作筒 l）偏心筒導向可靠。 2）氣舉閥坐落筒的粗糙度、圓度及尺寸公差應一致，應符合API標準或其它有關標準，同時還具有防沉砂和結垢的結構。 3）密封件能滿足井下溫度要求。 4．伸縮接頭 1）密封面光潔，全程無卡阻。 2）密封可靠，滿足油井溫度和壓力要求。 3）內通道無直角臺階。 4）抗拉強度和伸縮量應根據油井設計選用。 BAKER的D（用于高溫高壓）型、E型、L型和EXPANDAJOINT伸縮接頭可用于氣舉采油，前三種伸縮長度為3m，后者為10m。 5．滑套 l）密封面光滑無刺無坑。 2）開關靈活，定限位可靠。 3）滑套關閉后耐壓應滿足油井要求。 4）對于采用多滑套的管柱，應采用選擇性開關滑套。 6．底部封隔器 l）密封可靠，能承受上下壓差不小于10MPa。 2）坐解封方便可靠。 3）可用永久式封隔器，也可用油管回收式封隔器。 7．工作筒 1）密封段較長，光滑無刺。 2）坐落槽應為直角（帶小倒角），表面硬度不低于240HB。 3）工作筒種類較多，選用要注意與投撈工具配套。 8．化學藥劑注入閥 1）應具有單流功能，即井液不能進入注入管線。 2）密封件滿足高溫高壓要求。 3）可采用鋼絲投撈閥，也可采用油管回收系列。 4）根據注入量、注入壓力及油管尺寸選擇注人閥尺寸（lin或11/2in）和注入孔尺寸（、）。 第三節 電潛泵完井管柱 由于電潛泵采油具有排液量大、井口壓力較高、地面設備簡單、占地面積小等優點，因而是海上油田人工舉升的主要方式。本節主要敘述海上油井電潛泵完井生產管柱的基本結構、管柱類型、使用范圍及配套的主要井下工具。 一、海上油井電潛泵生產完井管柱的基本結構
電潛泵采油系統主要由井下電泵機組、電纜、生產管柱和地面設備四大部分組成。
地面設備基本部分是接線盒、控制屏和變壓器三部分，但海上油田往往在同一生產平臺上配備一臺或多臺變頻器，以適應生產過程中，特別是后期油井產量變化和測試油井流入特性的需要。 典型的海上油井電潛泵完井管柱的基本結構如圖734所示，現將主要工具說明如下： 1．扶正器 主要是使電潛泵機組居于套管正中，特別是在斜井中使用，直井可以不用。在下“Y”型接頭時，還有助于管柱尾部雙管的下入。 2．PSI（或PHD）或毛細管測壓裝置 地面直讀井下電子壓力、溫度傳感器或毛細管測壓裝置，可在一個油田中選擇不同構造部位的井中下入，不必每口井都下入。 （1）PHD井底測試裝置 PHD井底測試裝置由井下和地面兩部分組成。井下部分由電感線圈，濾波電感電容、變壓器和溫度繼電器等組成，安裝在潛油電機的尾部；地面部分主要是由顯示器組成。 檢測回路是一個普通的直流電路，交流電路全波整流后得到直流電，供給PHD直流電路。電源、儀表線圈和感應線圈等元件，通過電機電纜與井下部分連接起來，組成回路。可以對井下壓力進行連續檢測，并具有電機溫度超限保護和電機、電纜絕緣損壞報警功能。 （2）PSI測試裝置 PSI是和電泵機組配套使用的測試裝置，它可以連續測量井底的壓力，由地面數字顯示二次儀表和接在電機尾部的一次儀表兩部分組成。通過地面讀數裝置送出一個直流信號，經過井下電纜、電機傳輸到井下儀表系統構成回路。井下傳感器（檢測電阻）與壓力呈線性關系，井下壓力的變化引起檢測電阻的變化，產生一個電壓信號，通過回路送到地面儀表進行換算并顯示所要檢測的壓力值。 （3）毛細管測壓裝置 該裝置主要由傳壓筒、毛細管、壓縮氣發生裝置、氣體補償和控制工具、壓力顯示及記錄裝置等構成。 該裝置是通過壓力的傳遞來實現井底壓力測量的。壓縮氣發生裝置產生高壓氣體，通過毛細管傳到位于電泵機組下面的傳壓筒，當壓縮氣體的壓力不再升高時，表明井底壓力與注入氣體壓力平衡，此時注入氣體的壓力經氣體密度校正即為井底壓力。當井底壓力變化時，通過補償裝置及時進行補償，始終保持壓力平衡。這樣隨時都可以記錄或讀出井底的壓力。 PSI或PDH測試裝置的優點是裝置簡單，施工方便；缺點是投資費用較高，壽命較短。毛細管測壓裝置經久耐用，比較可靠。 3．電泵機組 潛油電泵機組（由下至上）一般包括：電機、保護器、吸人接頭、油氣分離器、多級離心泵。電纜給電機提供動力。如果潛油電泵下入深度的流動壓力高于地層飽和壓力，吸入口為單相流體，可以不下油氣分離器。 如果泵掛深度低于生產油層頂界，則要求加裝液體導流罩（如圖732）以利于電機散熱保護電機。在生產套管較大且產量較低，也要求加裝液體導流罩。 4．放氣閥 放氣閥是一個常閉閥，當控制管線加壓達開啟壓力后，彈簧壓縮活塞使閥的內外孔相通，封隔器在環空內上、下連通達放氣目的。在應急狀態時，泄掉控制管線壓力，閥自動關閉以確保油井安全。 5．單流閥 一般連接在泵以上2～3根油管上，氣油比特高的可多于3根油管。單流閥的主要作用有以下幾點： 1）防止停泵后管柱內液體回流引起電機反轉。 2）泵重新啟動時，管柱內充滿液體，容易啟動。 3）在含游離氣的井，在泵和單流閥之間有足夠的空間使泵中的氣體跑掉，使泵充滿液體，泵能有效地重新啟動。 4）可作為坐封液壓封隔器時的承壓堵頭。 6．“Y”形接頭及側管結構如圖733所示，上出口連接生產管柱，右出口連接單流閥、電泵機組，左出口連接測試側管。 測試側管的上工作筒在完井施工時一般都帶單向（向上打開）的堵塞器，對泵舉升的液體和油管加壓坐封電泵封隔器時起堵塞作用，不會造成泵出液回流循環；而經電泵抽汲以后，如果油井具有自噴能力，可直接自噴生產。NO一GO工作筒位于帶孔管以下，用作測溫、測壓儀表掛座，需測試時，鋼絲作業撈出上工作筒堵塞器，下入測試儀表丟手，坐掛在NO一GO工作筒內后再投放人堵塞器，開泵生產則可測試流動壓力，停泵則可測地層靜止壓力或恢復壓力。側管的長短取決于泵掛深度、油井條件和作業條件，一般來說，要使NO一GO 工作筒盡量靠近生產油層，以便測試到準確的地層壓力；而對自噴井則更有利于生產。 對于多層合采而又可能要進行生產測井、過油管射孔、 連續油管等作業的油井，側管一般要選用73mm（27/8in）無接箍油管及配套的工作筒，以使其內徑能通過生產測井儀器和連續油管等，側管的下入深度不能超過生產層頂界。對于無須進行此類作業的油井，（23/8in）油管。同一油田，并非所有油井都要下入“Y”形接頭，除非是初期都具有自噴能力的油井，否則可在不同構造部位或巖性差異的位置選取有代表性的幾口油井下入該工具，以便節約完井費用。 7．測試閥
測試閥目前各油公司都有各自的產品以適應各自油田特點和配套工具系列的需要，圖734a，b為通常使用的兩種結構形式，其基本工作原理是：正常生產時滑閥（或內套）都處于關閉狀態，即其旁通孔與外筒的旁通孔錯位，需要測試時下入測試儀表和其它輔助工具，使滑閥（或內套）移位，內外套的旁通孔連通。I型測試閥是一種不可投撈的測試閥， Ⅱ型為可投撈的測試閥。但由于測試閥下入深度與生產層中部深度之間的流體密度僅是個估算的近似值，所以推算的流動壓力和地層壓力誤差較大。 8．滑套、封隔器和安全閥 海上平臺生產安全措施要求嚴格，一般都要求下封隔器和井下安全閥，以確保在特殊的情況下油井不外溢油和保護油層的需要。 滑套、井下安全閥以及電潛泵專用封隔器的結構、種類、技術參數、作用原理等在第四章已有詳細敘述，請參閱選用。滑套在管柱中的主要作用是起管柱時作為循環壓井旁通閥，如果下測試閥的油井，測試閥一般也可作為旁通閥使用，可不下入滑套。 二、海上油井電潛泵生產無井管柱的類型 以下所述的各類生產管柱，其電潛泵生產管柱部分都以圖731的結構為基礎。 1．簡易的單采或合采生產管柱 如圖731所示，如果生產層是單油層則稱單采，如果多油層則稱為合采。 2．可調單采或合采生產管柱 如圖735a、b所示，通過鋼絲作業對滑套進行開關或在工作筒內投撈堵塞器，可進行封上采下、封下采上或封上、下采中間等的分采或合采生產。 封隔器可采用選擇性液壓坐封封隔器或電纜坐封永久封隔器，主要根據油井條件決定。如果使用液壓封隔器，層間距離又比較長，層之間應加入伸縮節。電泵管柱可帶“Y”形接頭（圖735a）或不帶“Y”形接頭（圖735b），圖a的好處是隨時可以調整生產層位和進行生產測試，而圖b必須起出電泵生產管柱后才能進行生產層位的調整。
丟手接頭的上端應選用大口徑或帶喇叭口（目前沒有現成產品），以方便“Y”形接頭側管的插入。
3．丟手不壓井合采生產管柱
如圖736所示，封隔器可采用底部帶蝶閥的永久封隔器。電泵管柱下井前，先將丟手下入預定深度，坐封封隔器。 4．同井雙采完井生產管柱 如圖737所示，適合于底部生產層為有自噴能力的油層或氣層，而上部地層不能自噴且又不適宜與底部生產層合采的油井。 四、電潛泵完井施工注意事項
為確保電潛泵完井作業一次下井成功，需特別注意以下幾點：
1）選用信譽好、高質量的潛油電泵機組、電纜及其它井下工具。
2）下井前對所有井下設備和工具必須嚴格、認真檢查和試驗。 3）電泵機組及電纜在大斜度井段應加扶正器保護，以防止磨損。 4）管柱要平穩下井，在下井過程中定時（定深）檢查電機及電纜的絕緣電阻和相間直流電阻，及時發現問題并處理。 第四節 射流泵完井管柱 射流泵于1852年發明以后，于1870年用于石油開采。但大規模地應用于石油開采卻是在本世紀中葉，在制造工藝、理論研究和電算技術得以發展以后。 射流泵具有以下優點： 1）泵結構緊湊、簡單，井下無運動部件，結實耐用，配套靈活，維修方便； 2）能夠抽汲含砂或高氣油比原油，腐蝕性流體，稠油； 3）適用的井深和產量范圍廣，最深可達5000m以上，排量可在10～5000m3／d調整； 4）性能可靠，運轉周期長，渤海某油田最長己達8年，平均4～5年； 5）檢泵和調參作業方便，適應于邊遠井、大斜度井和水平井（造斜率可達22176。／30m）。 其缺點是泵效較低，要求設備的處理能力大，沉沒度要求高。不能與井下安全閥配套使用（裝井下安全閥費用過高）。射流泵工作原理如圖741所示，圖741a是工作原理部分，圖741b表示能量轉換過程。 動力液從噴嘴入口以高速噴出，在噴嘴出口周圍形成低壓區，在地層壓力的作用下，地層液被吸入泵內與動力液一起進入喉管混合后，進入擴散管，速度減小，壓力升高，把混合液舉升到地面。 動力液注入方式有正、反兩種循環方式。目前，我國海上油田使用的是鋼絲投撈反循環管柱，即動力液從環空注入，混合液由油管流出。 下面介紹幾種射流泵完井管柱的結構特點及其適應范圍。一、單管合采射流泵管柱
管柱結構如圖742所示。
該管柱只適用于沒有自溢能力而且靜液面低于泥線以下的油井。射流泵通過鋼絲作業投入滑套1，動力液由環空進入滑套動力液與生產液混合后從油管舉升到地面。
圖742a采用永久式封隔器，其密封總成和密封加長筒的長度應適應生產時壓力和溫度引起管柱的變化，經計算（參考本章第八節），如果會引起管柱長度伸長，定位接頭2可下至高于永久封隔器頂部一定距離；如果是縮短，定位接頭可坐于封隔器頂部。圖742b是使用液壓封隔器，為了適應生產過程管柱長度的變化，在封隔器頂部連接伸縮節，如選用BAKER“U’型伸縮節。工作筒11是為坐封液壓封隔器設置的。 該管柱可以滿足測試要求，NO一GO工作筒7可以作為測壓時的儀表掛座，需測試時，可將射流泵撈出，將壓力計下入并將丟手坐于NO一GO工作筒中，下入射流泵生產，則可測試生產時的流動壓力和關井恢復壓力。 二、單管分采或合采射流泵生產管柱 如圖743所示，該管柱增加了一個封隔器，可用于兩個生產層需要分層生產、合層生產或改造措施的油井。管柱上所用工具的作用及符號代表的意義與圖742的基本相同。 三、雙管分采射流泵管柱 如圖744所示。雙管分采管柱在我國海上某油田已成功應用，可把雙管中的短管柱作為動力液注入管柱，長管柱可對A層和B層進行分采或合采。如果不需要進行分采，可以省去底部的永久封隔器和A層的滑套。長管底部使用圓頭管鞋是為了施工時便于插入底部的永久封隔器，特別是在大斜度井更有必要，其特點是通過滑套可在上、下之間實施分采、合采和互采，可進行油層測試，可防止落物掉入井底，缺點是封隔器驗封困難。由于射流泵采油泵效低，地面設備處理能力要求大等缺點，海上采油一般都不會在一開始始投產時就被采用，大部分都是在自噴井停噴以后，在沒有其它更好的采油方式，而 平臺條件、油井條件和油藏特性又能滿足射流泵工作條件下被選用。一般都可以利用原有的自噴生產管柱，通過鋼絲作業就 能下入噴射泵實現采油生產，不必采用修井作業。