气举、电泵采油技术资料课件.ppt

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1、气举、电泵采油技术,大 家 好,采,油,一,一、气举采油发展史,气举采油设备的发展,弹簧差压阀,钢丝机械阀,比重差压阀,光 管 柱,波纹管操作阀,投捞式气举阀和偏心工作筒,油管底部注气,靠油管与套管之间压差关闭，关闭压差100-150psi,适于间歇气举井,随充气液柱的比重压差而开关，仅适于连续气举，直到今天仍广泛使用,二、气举采油工作原理,降低液柱梯度,何为气举采油,当地层能量降低 到不能使油井自 喷，就需要进行 机械采油。其中， 人为把高压气体 （天然气或空气） 注入井底，延续 自喷，使原油喷 出地面的采油方 法称气举采油法。,注入气体膨胀,压缩气驱替液柱,三、机械采油方式选择,适 应 性

2、 强,各机械采油适应性分析,深井投资和举升成本低,高气液比井最有效,对出砂井举升成本低,改变生产条件灵活，适应性广,适于斜井,适于大产液量井的举升,四、气举采油适用范围,局限性,采用中心集中供气的气举系统不宜在大井距井网中使用。,套管损坏了的高产井不宜采用气举，因修补套管费用高。,在双层分采的井筒内，如果下层与上层相距较长且井底压力低，用气举开采下层很困难。,高腐蚀性的气源会影响气举正常工作。,采,油,方,式,一、气举采油方式,1、连续气举2、间歇气举3、腔室气举4、柱塞气举,连续气举,定义,将地面的高压气体通过井下的气举阀连续注入产液中。,原理,气体注入产液内减小液体的密度，降低整个液柱对井

3、底造成的回压；高压气变成低压气时所产生的膨胀能来增加举升油管内液流的流动速度。,单点注气,在连续气举期间，仅打开一个阀，这个阀和注气压力的深度相一致，其它上面的气举阀将起启动作用。,适用范围,用于产能较高的油井中，既可利用油管生产也有利用套管生产。,定义,按照设计注气周期和注气时间，将高压气通过气举阀定期注入产液中，以气柱的形式驱替举升液柱段塞。,过程,适用范围,适用于生产指数低、供液能力差的低产油井。一般采用油管生产。,间歇气举,腔室气举,闭式间歇气举方式,注入气进入腔室后位于被举升液体之上，形成腔室，减少注入气的窜流，减少注入损失。,特点,管柱,范围,双封隔器及插入式单封隔器,井底压力低、

4、采油指数高的油井,定义,一种特殊类型的间歇气举方式，靠柱塞推动上部液柱向上运动，防止气体窜流和减少液体回落，提高气体举升效率。,适用范围,气液比较高且日产液量小于30m3,柱塞气举,二、气举装置类型,1、开式气举管柱2、半闭式气举管柱3、闭式气举管柱,是否采用井下封隔器与单流阀,气嘴,适用范围1、液面较高或套管生产井；2、砂堵严重及因井身质量问 题而不能使用封隔器的井。缺点1、注入气可能从油管底部进入；2、注气压力变化将引起环空液 面上升或下降，使注气点以 下的气举阀受液体冲蚀；3、每次排液后，必须停井一段 时间，以恢复到稳定状态。,气嘴,适用范围1、间歇气举井；2、连续气举井。应用特点1、排

5、液后，环空液面不会因套压 的变化而波动，减小液体冲蚀 气举阀。也避免每次关井后的 重新卸载。2、避免流压低井的注入气从油 管注入；3、封隔器可避免套压作用于地层。,气嘴,适用范围1、低井底流压2、高产液指数和低井底流压3、低产液指数,避免气体压力将井内液体压回地层,三,一、仪器测量法,具有快速准确判断气举阀工作位置的优点，不足之处是只能反映流压在不同位置的数值变化，而不能反映连续生产过程。,是通过井口压力测量记录来分析和判断气举井的工作状况。它可对气举井投产和排液过程进行连续跟踪，为确定气举井合理注气量和制定切实可行的管理措施提供依据。,两种常用方法,二级阀漏气，三级阀工作,七级阀工作,喇叭口

6、窜气,一级阀以上油管漏,排液卸载过程,诊断为管漏，位置在1200m左右。检阀在第128根油管中部发现腐蚀圆洞（直径约8mm）。更换油管后，开井生产恢复正常，日产油量增加5.8t。,a.油压增加表明分离器回压增高；管线结蜡或是结垢；管线上安装了油 嘴；增加注气量；流程上增加了新井；或者有井投入生产。b.油压降低表明供气压力或者供气量已经降低；注气管线冻结气压波动； 关井试验分离器；控制注气量或者管线破裂。c.连续气举井进行油压控制能记录出注气阶段和出油阶段。油压和套压 能清楚的表明注气阶段和出油阶段。d.从一个阀操作到另一个阀进行操作的变化也能测得。e.也能表明油井出砂面上升或油井积水。f.油管

7、有孔或者气举阀坏也能反应出来。g.耗气量过大也能反应出来。h.产量下降也能反应出来。,双笔诊断技术用途,四,采,油,管,理,一、气举采油井投产,配气站流程,气举井井口装置,连续气举排液过程,（1）注入气通过嘴子进入环空，压井 液从油管流出。环空液面下降至 第一级阀位置。（2）当气体连续供给环空时，套压逐 渐增加，液体“U”型管地从环空 流入油管，并到达地面。（3）第一级阀暴露后，气体从第一级 阀进入油管，与油管内的液体混 合，密度减小，气液混合物被排 出地面。（4）气体继续进入环空，环空液面继 续下降，直至第二级阀，阀2暴露。（5）阀2暴露，气体从阀2处注入，套 压下降至第二级阀地面打开压力。

8、（6）气体继续注入，重复上述过程， 直至排液至工作阀，压力不在下降， 该井转入正常生产。,操作步骤,气嘴,压井液,注入气,气举自动排水采气管柱图,外注高压气排水采气,电潜泵采油技术,、电潜泵系统概述、电潜泵井管柱结构,与其它机械采油相比，电潜泵具有排量扬程范围广、功率大、生产压差大、适应性强、地面工艺简单、机组寿命较长、管理方便、经济效益显著等特点，因而得到了极大地应用，已经成为海洋石油开采的主力军。电潜泵采油系统主要由井下和地面两大部分组成。地面部分：变压器、控制柜、接线盒、井上安全阀、井口盘、采油树等。井下部分：动力电缆、多级离心泵、气体分离器、电机、电机保护器、单流阀、泄油阀、井下安全阀

9、等组成。,一、电潜泵系统概述,一、电潜泵系统概述,接线盒,、电机 电潜泵电机又叫潜油电机，它是电潜泵机组的原动机，一般位于最下端。它是三相鼠笼异步电机，其工作原理与普通三相异步电机一样，把电能转变成机械能。 但是，它与普通电机相比，具有以下特点：机身细长，一般直径160mm以下，长度510m，有的更长，长径比达 28.3125.2；转轴为空心，便于循环冷却电机；启动转矩大，0.3s即可达到额定转速；转动惯量小，滑行时间一般不超过3s；绝缘等级高，绝缘材料耐高温、高压和油气水的综合作用；电机内腔充满电机油以隔绝井液和便于散热；有专门的井液与电机油的隔离密封装置一一保护器。 潜油电机结构，它由定子

10、、转子、止推轴承和机油循环冷却系统等部分组成。,一、电潜泵系统概述,、潜油泵 潜油泵为多级离心泵，包括固定和转动两大部分。固定部分由导轮、泵壳和轴承外套组成；转动部分包括叶轮、轴、键、摩擦垫、轴承和卡簧。电潜泵分节，节中分级，每级就是一个离心泵。潜油泵按叶轮是否固定分为浮动式、半浮动式和固定式三种。,一、电潜泵系统概述,、保护器 保护器又叫潜油电机保护器，是电潜泵所特有的。其位于电机与气体分离器之间，上端与分离器相连，下端与电机相连，起保护电机作用。其基本作用有以下四个方面：密封电机轴动力输出端，防止井液进人电机；保护器充油部分允许与井液相通起平衡作用，平衡电机内外腔压力，容纳电机升温时膨胀的

11、电机油和补充电机冷却时电机油的收缩和损耗的电机油；通过其内的止推轴承承担泵轴、分离器轴和保护器轴的重量及泵所承受的任何不平衡轴向力；起连接作用，连接电机轴与泵/分离器轴，连接电机壳体与泵/为离器壳体。 保护器的种类很多，从原理上可以分为连通式保护器、沉淀式保护器和胶囊式保护器等三种。,一、电潜泵系统概述,、油气分离器 气体分离器，又叫油气分离器，简称分离器，位于潜油泵的下端，是泵的入口。其作用是将油井生产流体中的自由气分离出来，以减少气体对泵的排量、扬程和效率等特性参数的影响，和避免气蚀发生。 按不同的工作原理，可将其分为沉降式（重力式）和旋转式（离心式）两种。沉降分离器：GLR90,一、电潜

12、泵系统概述,、测压装置 电潜泵井测压系统有两大类，一类是电子式的，一类是机械式的。主要用于监测油井的供液和电机工作温度情况。电子式的有PHD和PSI两种，可以进行连续监测；机械式的也有两种，一种是测压阀，一种是毛细管，前者通过钢丝作业实施但不能连续监测，后者通过毛细钢管传递压力，可以连续工作和监测。,一、电潜泵系统概述,、动力电缆 动力电缆是电机与地面控制系统相联系传送电力纽带和PSI/PHD信号的通道，是一种耐油、耐盐水、耐其它化学物质腐蚀的油井专用电缆，工作于油套管之间。分为小扁电缆（又叫电机引线，俗称小扁）、大扁电缆（俗称大扁）和圆电缆，按温度等级可以分为90、120、150等3个等级，

13、部分厂家还可生产更高等级的潜油电缆。,一、电潜泵系统概述,电缆头是电机和电缆连接的特殊部件，其质量好坏直接关系到电机的运行寿命，要求较高的电气和机械性能。从性能和结构分为两种：缠绕式和插入式。,、单流阀 其作用主要是：保护足够高的回压，使得泵在启动后能很快在额定点工作；防止停泵以上流体回落引起机组反转脱扣；便于生产管柱验封。一般安装在泵出口12跟油管处，采用标准油管扣于上下油管连接。、泄油阀 泄油阀一般安装在单流阀以上12跟油管处，它是检泵作业上提管柱时油管内流体的排放口，以减轻修井机符合和防止井液污染平台甲板和环境。泄油阀目前有两种：投棒泄流、投球液力泄流。前者用于稀油和高含水稠油井比较合适

14、，用于稠油井泄油成功率低；后者可以重复使稠油井泄油更好，成功率高。,一、电潜泵系统概述,、滑套滑套主要用来提供油管和环空之间的流动通道，有下列用途：1、完井后诱喷；2、循环压井；3、气举；4、坐挂射流泵；多油层内，选择性对不同的油层进行生产、测试或增产措施；5、多层混采；6、下入堵塞器关井或油管试压；7、循环化学剂防腐等。 滑套开关常用的工具，用钢丝把它下入井中滑套位置，通过钢丝作业可对井下滑套进行开关作业。有的滑套通过向下震击使内套筒下移而打开滑套，有的则需要向上震击向上移动内套筒使滑套打开。,一、电潜泵系统概述,、井下安全阀 井下安全阀是井中流体非正常流动的控制装置，安全阀下入井中后，通过

15、地面加压，压力经液控管线传至两个密封盘根之间的传压孔到活塞上，推动活塞向下移动，并压缩弹簧，将活瓣打开，如果保持控制管线压力，安全阀处于打开位置，释放控制管线压力，靠弹簧张力向上推动活塞上移，阀处于关闭状态。,一、电潜泵系统概述,、封隔器封隔器是用于井下套管或裸眼里封隔油、气、水层的专用工具。通过外力作用，使胶筒长度缩短和直径变大密封油、套环形空间，分隔封隔器上下的油、气、水层，从而实现油、水井的分层测试、分层采油、分层注水、分层改造和封堵水层。分类：根据封隔器封隔件的工作原理不同，将封隔器分为自封式、压缩式、楔入式和扩张式四种类型。,一、电潜泵系统概述,一、电潜泵系统概述,大量应用永久式封隔

16、器、不压井开关、密封插管,、变压器作用：将交流电的电源电压转变为井下电机所需要的电压。原理：电磁感应原理。类型: 三个单相变压器、三相标准变压器和三相自耦变压器。、控制柜 潜油泵控制柜是一种专门用于电潜泵启停、运行参数监测和电机保护的控制设备，分手动和自动两种方式。具有短路保护、三相过载保护、单相保护、欠载停机保护延时再启动。自动检测和记录运行电流、电压等参数的功能和环节。,一、电潜泵系统概述,、变频器 变频器是电潜泵采油系统的一种新型控制设备，具有以下几大特点：1、输出频率可在3090Hz范围内连续变化，使得电机的转速17005130rmin内变化，泵排量变化范围是额定排量的0.61.8倍，

17、扬程范围为0.363.24倍；2、可以在810Hz频率下启动电机，达到恒转矩软启动的目的，启动电流只有额定电流的11.5倍，大大减少了电机启动时的电流和机械冲击，利于延长电机寿命；3、可以通过编程控制实现工作频率随油井供液和负载情况变化，如供液不足时频率降低，泵沉没度较大，吸口压力较高时，增大频率可以增大排量和扬程，保证不停机改变泵工作参数而减少启动次数和以最小的能量举升液体，延长寿命和发挥最好效益4、可以改变井下电机的电感负荷，提高电机的功率因素，可以平稳保护电机转人欠压和超压状态下工作。,一、电潜泵系统概述,、接线盒 接线盒是电潜泵井下电缆与地面电缆之间的过渡连接装置，其作用是排放通过电缆

18、保护套渗到地面的天然气，防止天然气沿电缆进人控制柜而发生爆炸。火灾等不安全事故；另一个作用是方便地面接线工作。它必须安放在通风良好、空气干燥的环境，必须具有防滴、防渗和气体排放等功能。,一、电潜泵系统概述,、安装方式1、标准安装方式 从下往上依次是电机、保护器、气液分离器、多级离心泵及其它附属部件，主要用于油井采油。 2、底部吸入口安装方式（带封隔器） 从上到下依次是电机、保护器、排出口、泵、吸入口 ，用于油管摩阻损失大或泵径大的井。 3、底部排出口安装方式 （带封隔器） 从上到下依次是电机、保护器、吸入口、泵、排出口 ，用于将上部层位的地层水转注到下部层位，适用于油田注水开发或气井排水采气。

19、,一、电潜泵系统概述,、洗井管汇及流程 对于电潜泵井来说，检泵作业是必然的，必须配备压井和洗井作业设备和流程，要求管线压力等级必须满足洗井压力等级的需要，视油井深度和油层压力而定。一般油田的洗井流程和管汇是固定的，为了节约投资，部分油田采用临时洗井管线。洗井流程管汇如图所示。,一、电潜泵系统概述,套管气定压排放 随着电潜泵采油工艺的发展，为减少游离气体对电潜泵效率的影响和避免气蚀气锁发生，人们往往在电潜泵人口处安装一个气体分离器，电潜泵工作时不断地向油套环形空间排人游离气体，随着生产的进行，环空中的气体越集越多，压力不断升高，迫使油气界面不断下降，当其降到泵吸口附近时，泵发生抽空现象，分离器失

20、去作用，这就是为什么环空要保持一定沉没度的原因。维持一定液面高度，可以通过人工放气来实现，但往往使得流程受到冲击，各容器的液位不稳，波动大，甚至引起流程关断。套管气定压排放阀可以实现电潜泵井环空气体的定压排放，放气阀安装在采油树套管闸门与生产管汇之间。如图所示。,一、电潜泵系统概述,、普通电潜泵合采管柱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、优点管柱结构简单、安全。3、缺点每起一次管柱，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。对某些特殊井或深井，考虑到今后起管柱时的安全，应将电缆封隔器尽量下深一些，并在其上部安装循环滑套。这样

21、，又增加了现场作业难度。4、操作注意事项下生产管柱时，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损坏控制管线；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；正常情况下，油井允许安全阀泄漏400cm3/分钟，气井允许安全阀泄漏15立方英尺/分钟。,二、电潜泵井生产管柱,生产油管,套管,电潜泵总成,动力电缆,卸油阀,单流阀,安全阀,电缆穿透器,电缆封隔器,放气阀,、丢手分采电潜泵管柱1、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。2、优点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

22、要求；管柱安全、可靠。3、缺点管柱结构比较复杂，现场作业难度大。4、操作注意事项插入丢手管柱时，严禁猛提猛放，防止损坏密封元件。分层密封接头的长度不得短于2m，严防井内落物；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损坏控制管线；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；正常情况下，油井允许安全阀泄漏400cm3/分钟，气井允许安全阀泄漏15立方英尺/分钟。,二、电潜泵井生产管柱,电潜泵总成,生产油管,动力电缆,放气阀,电缆封隔器,电缆穿透器,井下安全阀,打捞/ 定位密封,生产滑套,防砂管,座落接头,NO-GO

23、,7 ”套管,导向器,丢手管柱总成,单流阀,卸流阀,控制管线,9-5/8 “套管,电潜泵丢手管柱,、“Y”接头分采管柱1、适和范围用于随时分采、分层测试的电潜泵机采的井；2、优点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测试的工艺要求；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；分层密封接头的长度不得短于2m；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损坏控制管线；若安全阀本身不带平衡机构部件，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；正常情况下，油井允许安

24、全阀泄漏400cm3/分钟，气井允许安全阀泄漏15立方英尺/分钟。,二、电潜泵井生产管柱,电潜泵总成,生产油管,动力电缆,控制管线,放气阀,电缆封隔器,电缆穿透器,井下安全阀,定位密封,生产滑套,防砂管,座落接头,NO-GO,7 ”套管,导向器,堵塞器座,带孔管,电潜泵 Y 管柱,、其它类型管柱电潜泵毛细管管柱电潜螺杆泵管柱不压井电潜泵管柱,二、电潜泵井生产管柱,动力电缆,卸油阀,单流阀,电缆穿透器,井下安全阀,控制管线,放气阀,电缆封隔器,毛细管,抽油杆,氮气筒,生产油管,套管,电潜泵毛细管管柱,二、电潜泵井生产管柱,电潜螺杆泵管柱,生产油管,电缆,减速器,电机,螺杆泵总成,氮气筒,油管锚,防污装置总成,封隔器,转子,定子,毛细管,油 层,生产油管,循环滑套,卸油阀,电潜泵总成,通杆,（活门）,动力电缆,油 层,不压井电潜泵管柱,谢 谢 大 家！,