常规修井工艺.ppt
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1、常规修井工艺,授课人:,常规修井工艺,第一节 清 蜡 一、油井结蜡的原因 油井在生产过程中之所以结蜡,根本的原因是油井产出的原油中含有蜡。,油井结蜡有两个过程,首先是蜡从原油中析出,然后聚集、粘附在管壁上。原来溶解在原油中的蜡,在开采过程中凝析出来是由于原油对蜡的溶解能力下降所致。当原油的组分、温度、压力发生变 化,使其溶解能力下降时,将一部分蜡从原油中析出。,一、油井结蜡的原因,二、油井结蜡的因素,1原油的组分和温度 在同一温度条件下,轻质油对蜡的溶解能力大于重质油的溶解能力,原油中所含轻质组分越多,蜡的结晶温度越低,即蜡不易析出,保持溶解状态的蜡量就越多。任何一种石油对蜡的溶解量随着温度的
2、下降而减少。因此在高温时溶解的蜡量,在温度下降时将有一部分要凝析出来。在同一含蜡量下,重油的蜡结晶温度高于轻质油的结晶温度,可见轻质组分少的石油,蜡容易凝析出来。,二、油井结蜡的因素,2压力和溶解气 在压力高于饱和压力的条件下,压力降低时原油不会脱气,蜡的初始结晶温度随压力的降低而降低,在压力与饱和压力的条件下,由于压力降低时油中的气体不断分离出来,降低了对蜡的溶解能力,因而使初始结晶温度升高,压力越低,分离气体越多,结晶增加得越高,这是由于初期分出的是轻组分气体甲烷、乙烷等,后期分出的是丁烷等重组分气体,后者对蜡的溶解能力影响较大,因而使结晶温度明显增高。此外,溶解气从油中分出时还要膨胀吸热
3、,促使油流温度降低,有利于蜡晶体的析出。,二、油井结蜡的因素,3原油中的胶质和沥青质 实验结果表明,随着石油中胶质含量的增加,可使结晶温度降低。因为胶质为表面活性物质,可吸附于石蜡结晶表面上来阻止结晶的发展,沥青是胶质的进一步聚合物,它不溶于油,而是以极小的微粒分散在油中,对石蜡晶体有分散作用。但是,当沉积在管壁的蜡中含有胶质、沥青质时将形成硬蜡,不易被油流冲走。,二、油井结蜡的因素,4原油中的机械杂质和水 油中的细小颗粒和机械杂质将成为石蜡析出的结晶核心,使蜡晶体易于聚集长大,加速了结蜡的过程。油中含水量增高时,由于水的热溶量大于油,可减少液流温度的降低,另外,由于含水量的增加,容易在油管壁
4、形成连续水膜,使蜡不容易沉积在管壁上。因此,随着油井含水的增加,结蜡程度有所减轻。但是含水量低时结蜡就比较严重,因为水中盐类析出沉积于管壁,有利于蜡晶体的聚集。,二、油井结蜡的因素,5液流速度、管予表面粗糙程度 油井生产实际表明,高产井结蜡没有低产井严重,因为高产井的压力高,脱气少,初始结晶温度低,同时液流速度大,井筒中热损失小,油流温度高,蜡不易析出。即使有蜡晶体析出也被高速油流带走不易沉积在管壁上。如果管壁粗糙,蜡晶体容易粘附在上面形成结蜡,反之不容易结蜡。管壁表面亲水性愈强,愈不容易结蜡,反之,容易结蜡。,三、油井结蜡的危害,油井结蜡不仅造成大量的日常管理清蜡与修井清蜡工作量,还会对油井
5、生产,甚至油田开发带来严重的影响。油井结蜡主要危害有以下几个方面:(1)油井结蜡给日常管理带来大量工作,增加了井下事故发生的可能性和机率。,三、油井结蜡的危害,(2)油井结蜡后,使出油通道内径逐渐缩小,增大油流阻力,降低了油井产能,甚至将油流通道堵死,造成油井减产或者停产。(3)机械采油井结蜡后,不仅使油流通道减小,还会使抽油泵失灵,降低抽油效率,严重者会将深井泵卡死,损坏设备等。,三、油井结蜡的危害,(4)油层结蜡,将堵塞油层孔隙,阻碍油流人井内,会缩小出油面积,减少油流来源,从而使油井减产。(5)油井结蜡严重时,给清蜡带来困难,并容易发生顶钻、卡钻及井下落物事故。同时,有些油井用一般清蜡方
6、法难以处理,必须采取作业清蜡,给修井带来大量的工作。,三、油井结蜡的危害,(6)油井结蜡严重时,增加了日常清蜡或作业清蜡时间,影响了油井出油时间,降低了油井开采时率,影响油井产量和油田开发速度。(7)油井结蜡给油气集输,油田开发带来许多困难,需要采取许多工艺技术措施,使开发成本增高,影响油田开发的经济效果。,四、油井清蜡方法,清蜡就是将粘附在油井管壁、抽油泵、抽油杆等设备上的蜡清除掉,常用的方法有机械清蜡和热力清蜡。1机械清蜡 1)刮蜡片清蜡 利用井场电动绞车将刮蜡片下入油井中,在油管结蜡井段上、下活动,将管壁上的蜡刮下来被油流带出井口,该方法适用自喷井和结蜡不严重的井。,2)套管刮蜡 套管刮
7、蜡的主要工具是螺旋式刮蜡器。将螺旋式刮蜡器接在油管下面,利用油管的上下活动将套管壁上的蜡清理掉,也可以利用转盘带动刮刀钻头刮削;同时利用液体循环把清理下的蜡带到地面。,2热力清蜡 1)电热清蜡 电热清蜡是以油井加热电缆,让电能转化为热能供给油流加热,使其温度升高达到清蜡、防蜡目的。2)热化学清蜡 利用化学反应产生的热能来清蜡。,3)热油循环清蜡 利用本井生产的原油,经加热后注入井内不断循环,使井内温度达到蜡的熔点,蜡被逐渐熔化并随同油流到地面。4)蒸气清蜡 将井内油管起出来,摆放整齐,然后利用蒸气车的高压蒸气熔化并刺洗管内外的结蜡。,第二节 冲 砂,由于油层胶结疏松或油井工作制度不合理,以及措
8、施不当造成油井出砂,油井出砂后,如果井内的液流不能将出砂全部带至地面,井内砂子逐渐沉淀,砂柱增高,堵塞出油通道,增加流动阻力,使油井减产甚至停产,同时会损坏井下设备造成井下砂卡事故。因此,必须采取措施清除积砂,通常采取水力冲砂和机械捞砂。目前常用的是水力冲砂。,一、冲砂概述,冲砂就是用高速流动的液体将井底砂子冲散,并利用循环上返的液流将冲散的砂子带至地面的工艺过程。1冲砂液的要求(1)具有一定的粘度,以保证有良好的携带能力。(2)具有一定的密度,防止井喷和漏失(3)配伍性好,不伤害油藏。,2冲砂方式(1)正冲:冲砂液沿管柱流向井底,由环形空间返出地面。(2)反冲:与正冲相反。(3)旋转冲砂:利
9、用动力源带动工具旋转,同时用泵循环携砂,大修冲砂常用此方法。,3冲砂水力计算 将砂子带出地面的条件是 t2d(7-1)式中 t-冲砂液上返速度,m/s;d-砂子的自由下沉速度,m/s。,由表7-1、7-2、7-3可以查得不同直径的砂粒,在各种冲砂液中的自由降落速度d,由上式可得出保证砂子上返地面的最低速度 min=2d(7-2),从而可由下式求出冲砂时所需要的最低排量Qmin=360Fmin(7 3)式中 Qmin-冲砂要求的最低排量,m3/h;F-冲砂液上返流动截面积,m2;min-保证砂子上返地面所需要的最低液流速度,m/s。为了提高冲砂速度应尽可能提高泵的排量,并减少液流返出截面,以保持
10、高的液流上返速度。,在冲砂过程中,砂粒从井底上升到地面时所需要的时间为 t=h/s(74)式中 h-井深,mt-砂粒从井底上升到地面所需要的时间,ss砂粒上升速度。m/s,s=t-d,4冲砂方案 冲砂方案内容和要求:(1)冲砂井地质方案必须提供准确的油层、产层物性、生产动态、井身结构等资料。(2)方案应注明人工井底、水泥面或丢手工具所在深度,及砂面位置和井内落物等情况。,(3)方案应提供射孔井段,特别是高压井段、漏失井段及压力值。(4)方案要求保留部分砂柱时,必须注明冲砂深度。(5)对管内防砂井冲砂,必须标明防砂管柱结构示意图。(6)在方案中必须注明对水敏性地层、高漏失井段进行防粘土膨胀、蜡球
11、封堵炮眼、混气冲砂等。,二、操作步骤,(1)准备工作。检查泵及储液罐,连接好地面管线,准备好足够量的冲砂液。(2)探砂面。用冲砂管柱探砂面,冲砂工具距油层20m时,应放慢下放速度,当悬重下降则表明遇到砂面。,(3)冲砂。离砂面3m以上开泵循环,正常后下放管柱冲砂至设计深度。出口含砂量小于0.1,视为冲砂合格。(4)观察砂面。上提管柱至油层顶部30m以上,停泵4h,下放管柱探砂面,观察是否出砂。(5)记录有关参数:泵参数、砂面参数、返出物参数。(6)掩埋沉砂。,三、注意事项,(1)不准带泵、封隔器等其他井下工具探砂面和冲砂。(2)冲砂工具距油层上界20m时,下放速度应小于03m/min。(3)冲
12、砂前油管提至离砂面3m以上,开泵循环正常后,方可下放管柱。,三、注意事项,(4)接单根前充分循环,操作速度要快,开泵循环正常后,方可再下放管柱。(5)冲砂过程中应注意中途不可停泵,避免沉砂将管柱卡住或堵塞。(6)对于出砂严重的井,加单根前必须充分洗井,加深速度不应过快,防止堵卡及憋泵。,三、注意事项,(7)连续冲砂5个单根后要洗井一周,防止井简悬浮砂过多。(8)循环系统发生故障,停泵时应将管柱上提至砂面以上,并反复活动。(9)提升系统出现故障,必须保持正常循环。,三、注意事项,(10)泵压力不得超过管线的安全压力,泵排量与出口排量保持平衡,防止井喷或漏失。(11)水龙带必须拴保险绳。,第三节检
13、 泵,目前国内外使用的深井泵类型很多,根据结构特征的不同可分为两大类。1有杆泵2无杆泵,1有杆泵(1)管式泵(2)杆式泵 2无杆泵(1)水利活塞泵(2)射流泵(3)振动泵(4)沉没泵,一、深井泵的结构与类型,在这两大类泵中,目前国内使用有杆泵中的较为普遍的是管式泵,克拉玛依油田常见的抽油泵有:衬套泵、整筒泵、过桥泵、反馈泵等。,二、深井泵的工作原理,深井泵是靠活塞往复工作的,其工作冲程分为上冲程和下冲程。上冲程中,活塞在抽油杆的带动下向上移动,游动凡尔在活塞上面的液柱载荷的作用下关闭,固定凡尔在沉没压力的作用下打开,活塞让出泵筒内的容积,原油进入泵筒,这是泵的吸人过程。同时,在井口将排除相当于
14、活塞冲程长度的一段液体。,下冲程中,抽油杆带动活塞向下移动,液柱载荷从活塞上转移到油管上,在泵内液体压力的作用下游动凡尔打开,固定凡尔关闭,泵内的液体排出泵筒,这是泵的排出过程。,泵在工作过程中要求:第一,泵体的各个部分应该是密封良好的,这样才能有效地进行吸人和排出;第二,泵内应该充满液体,如果泵内有过多的气体将使泵效降低,严重时还会造成气锁,为了减小气体的影响,可以加深沉没度或采用气锚;,第三,应使活塞的有效冲程尽量长,油管、抽油杆都是具有弹性的,它们的弹性所造成的冲程损失会降低泵率。为了减小冲程损失,可以采用油管锚;第四,为了防止撞击固定凡尔,还应调节好防冲距。,三、抽油井常见的井下故障及
15、检泵的原因,1井下故障 1)泵的故障 深井泵受工作环境所致,免不了会发生各种各样的故障。由于磨损会破坏泵的密封情况,造成泵漏失。出砂或结蜡会卡住游动凡尔或固定凡尔,使泵失效。井下液体的腐蚀也会破坏泵的密封情况,造成漏失。如果出砂严重,活塞有被卡住的可能。,2)杆的故障 抽油杆在工作中承受交变载荷,所以会发生疲劳破坏,造成断裂。另外,如果抽油杆丝扣没有上紧,会发生脱扣事故。实际工作中,一般把上述抽油杆的事故称断脱。3)管柱的故障 管柱的故障是由于腐蚀造成的油管漏失。4)配套工具的故障 配套工具的故障包括滤砂器、气锚等故障。,2检泵的原因,一是根据油井的生产规律摸索出检泵周期,定期进行检泵;二是由
16、于发生事故而被迫进行检泵。两次检泵之间的时间间隔称为检泵周期。油井的产量、油层压力、油层温度、出气出水情况、油井的出砂结蜡、原油的腐蚀性、油井的管理制度等诸多因素都会影响检泵周期的长短,造成检泵的原因主要可以分成以下几个方面:(1)油管结蜡检泵,属于周期检泵。按照油井结蜡规律,生产一段时间后就进行检泵以防止发生蜡卡。油井的结蜡规律一般变化不大,所以检泵周期是比较稳定的。(2)为防止漏失进行的检泵。由于漏失会使泵效下降或达不到正常的产量,这时就需要检泵,提高泵效,提高产量。,(3)当油井动液面发生波动,产量突然变化,为查明原因需要进行探测砂面、冲砂等工作而进行检泵。(4)深井泵工作失灵,如游动凡
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