无泵采油技术(动态).

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1、 无泵采油新工艺 北京紫贝龙科技有限责任公司 一、出砂油藏举升工艺存在的问题； 二、提出的解决方案和实现目标； 三、试验开展情况及发现的问题； 四、举升工艺的完善与扩展； 五、总结经验，提高水平； 六、实施效果的分析。 适度排砂举升工艺技术的研发与应用 、排砂举升工艺存在的问题 地层出砂一直制约着油田老区的开发效果，近几年 ，在原来压裂防砂工艺的基础上，根据不同油藏的特点 、不同油层物性、不同出砂类型、不同生产状况开展综 合挡防排试验。产能损失较大，并且成功率和防砂效果 不太理想，出砂井如何高效生产运行，多年来在举升工 艺上亟待突破。 存在的主要以下问题： （1）因出砂严重，导致卡泵损泵，作业

2、次数增加， 成本居高； （2）因油层出砂不能排出，导致砂埋油层，无法生 产，检泵周期不足一个月。 （3）冲砂作业频繁，油层污染严重，导致含水率上 升，油田开发自然递减非正常增大。 二、解决方案和实现的目标 针对上述油田开发中存在的老问题，我公司研发了无泵采 油新工艺，试图为油田的发展带来新的亮点，工艺路线阐述如 下： 1、无泵采油工艺：是机械采油过程中使用若干个举液器 ，而不需要抽油泵来完成举升工作的工艺方法. 举液器是一种带有单向阀的短柱塞，使用时串联在抽油杆上，将 抽油管柱作为泵筒，构成一个多只短柱塞与油管柱相配合的大间隙“ 油井接力泵”。多级短柱塞(举液器)将抽油管柱分成若干部分，形成了

3、 多个单体的抽油泵。每个举液器均串联在抽油杆上，与抽油机和抽油 泵形成了一个统一运转的抽油装置。又由于抽油泵与举液器之间及每 个举液器之间的距离都比较近，油管柱中的原油又被它们分割成若干 部分，形成了各自独立的抽吸空间，改变了过去由一台抽油泵一级将 油管柱中原油提出到地面的历史。抽汲时抽油泵只将原油提到与它相 邻的举液器的空间里，再由举液器替代抽油泵一级一级提到地面上， 形成了由一级到多级提油，使得油管柱中的原油只能向上运动，不能 向下沉降，从而降低抽油泵的负荷，减轻了抽油泵球阀上的撞击力， 有效地延长抽油泵的使用寿命和检泵周期，起到减少砂卡、增产增效 的作用。 无泵采油工艺特点 （1）无需使

4、用抽油泵，传统抽油泵是由柱 塞在泵筒内往复运动来举升液柱的，而无泵 采油工艺应用油管作为泵筒，使用举液器作 为柱塞分级连续排液；维护简单，更换举液 器无需动管，只需起杆，降低作业成本； （2）防砂卡能力强，其自身柱塞相对短并 有伸缩性，能适应不同大小的砂粒；停机时 举液器又将液柱分成若干段，使砂不能集中 淤积在管底，能有效防止卡杆； （3）在稠油及大斜井中，举液器有防偏磨的 作用，因此可减少了过多扶正器所带来的冲 程磨阻负载，解决抽油杆下行问题； （4）深井深抽，利用举液器的漏失来降低液 柱负载，减少悬载荷，达到深挂与高排量的 目的。 2、适度排砂采油工艺的机理： (1 )举液器的工作原理:自

5、身设计了环形凡尔的密封结构，环形凡尔 是在径向有伸缩能力的短柱塞结构， 当随抽油杆上行时环形短柱塞座封在下扶正密封块上，且伸缩密封 片在液体压力下涨到最大，与油管内径（21/2或3 相吻密封，起到泵 柱塞的作用； 当举液器随抽油杆下行时，举液器环形柱塞受下部液体冲击与下扶 正密封块脱离，液体就在环形柱塞中孔向上通过，此时伸缩密封片在液 压的作用下缩回到最小直径（59mm）；这样与抽油泵一样完成了一 个举升过程。 (2)防砂卡能力：当抽油机上行时，由于存在冲程损失的现象，无 泵采油工艺的举液器是逐一动作的，柱塞短，自解卡能力强；并且举液 器的径向又可伸缩，当大砂粒（03mm粒径）经过举液器短柱塞

6、时， 柱塞密封片在抽油机提升力的作用下，可缩回到59mm的直径，防止 砂粒卡住活塞，当活塞下行时，在液体的冲击下，也可缩回到59mm 的直径，所以在抽油机强大的拉力下，大粒径地层砂不足以卡死举液器 ；如果长时间停井，由于油管内液柱被举液器分隔成若干段，砂不会下 沉到进液凡尔处，因此不会形成较高砂柱，所以不会卡抽油杆；另外无 泵采油排砂工艺具有强大的举升与抽吸能力，在排砂方面也表现出独到 的特点。 （3）由于油管内是由若 干个举液器分段均布的， 油管内举液器将液与砂分 成若干段，致使每个举液 器上端都有少量砂，由于 举液器自身有径向的伸 缩缩量（59mm/62mm）, 约约有3mm的自由伸缩缩空

7、 间间，因此不容易被砂卡 住，这这就解决了泵泵卡问问 题题；排砂可由举液器逐 级级接力向上排出地面， 如果地层产层产 液量低，可 在套管内掺掺水来增加排 液量，提高携砂能力， 这样这样 也就解决了在生产产 中排砂问题问题 ，减少了砂 卡砂埋油层层造成的停产产 井。 3、无泵采油工艺实现了工序简化问题： 无泵采油排砂工艺的设计成冲采一体，减少油管起下次数，不动管柱完 成作业，减少对油层的污染；具体如下：当下油管柱时底端安装冲砂笔尖， 在尾管上安装底阀座(阀内不投入球)，下油管到位后可实施冲砂，清砂到井底 后上提管柱到设计位置，此时可向油管内投阀并试压，试压合格后可直接下 举液器及抽油杆，调整防冲

8、距后完井。 另外，当下次作业时，提出抽油杆后，洗出凡尔球，无需动管柱，直接 冲砂完井，因此可减少作业工作量，缩短修井作业的周期。 4、稠油油井解决了生产困难的问题： 在稠油井中抽油设备上行与下行是主要问题，无泵采油工艺是将油管内 的稠油液柱分成若干段，分解了液柱的粘性阻力，增强液柱在油管内的运动 能力，达到正常生产的目的。下行时也要注意举液器的数量、配重也是要必 须优化的。 5、无泵采油排砂工艺考核指标： 根据出砂井的实际现况，参考区块其它井的检泵周期，初步定出砂严重的 井以100天以上为生产维护周期，出砂相对稳定的井以180天以上为生产维护 周期； 无泵采油排砂工艺技术是目前采油新技术，面对

9、油田如此复杂的井下状 况，相信此项技术在这种恶劣环境下会得到更广阔的发展空间。 无泵采油排砂工艺与传统工艺的力学区别之举液方式受力 传统抽油泵的结构无泵采油排砂工艺的结构 三、试验开展情况和发现的问题 1.实验井的设计方案 从油层状况以及地层能量的适应性，工程设备、流程及抽油装 备的配套方面做了多方面的研讨，最后选定x3-39-1井作为先导试验 井，由于出砂平均周期为6天，有注水井补充能量，地层能量充余， 在对设计进行了多次的论证后，x3-39-1井于2009年8月12到现场实 施，此井共设计安装举液器67个，可冲投捞底阀一具。设计管柱结构 2.现场指导 现场指导作业队安装底阀下油管，安装举液

10、器下抽油杆及相 关注意事项；解答现场其他技术的疑问，解释举液器采油的技术原 理。在作业完成后对无泵采油排砂生产运行中的诊断与维护。 施工现场 21/2举液器 3举液器 在X3-39-1的试验成功的基础上，又实施了X4-9-1和X5-30-1井， 复活了两口长停井，工艺效果也比较显著。 单井情况如下： 3.先导性试验结果： X3-39-1井无泵采油排砂工艺应用近2周的生产运行，液量在40m3/d ，油15t/d，使停产半年的长停井复活，初步取得了良好的态势。 X3-39-1井地质设计X3-39-1井施工总结X3-39-1井生产数据 X5-30-1井动液面704m 套压2.6M pa 含砂0.56

11、%， 液量35 m3/d, 油量7.1t/d 含水80%,恢复了长打两年停产井的正常生产。 动液面：144m 含砂微 液量44 油量1.6 含水96.3% ，恢复了停产达八个月的长停井。 4.发现问题 通过无泵采油排砂技术的实施，发现生产一段时间后，当油层 流砂出现时，由于油管内进砂增加了磨阻负载，加大了上行载荷，因 此需要更大的抽油机，来增大自身系统对油层出砂的应对能力，如果 采油动力不足，导致上下冲程不同步；因此无泵采油需要大一些的采 油机械，来适应不同的出砂井，保证工艺的顺利实施。目前选择12型 ，扭矩为48KNm以上，冲程4-5m以上，冲次3-6次/min. 四、举升工艺的完善与扩展

12、基于在应用初期发现的问题，为适应无泵采油技术的 顺利运行，在生产过程中进行了举升工艺的完善： 1为适应工艺排砂的要求排量，实施了井下掺水来加 大液量提高携砂排砂能力，如X3-39-1井，在出现了液量与载 荷变化后及时采取了套管地下掺水，使生产参数过渡到平稳 状态，有效避免了砂卡的出现。 掺水前的示功图 掺水后的示功图 2透过现象找出规律 在生产过程中，由于出砂严重，常常因液量少携砂能力不足， 导致砂埋油层，为防止砂埋停产井的发生，定期向套管井下掺水或 小液量注水（掺入或注入水的排量要在0.5-0.8m3/h)，使地层出的 砂顺利排出井筒，确保生产的平稳。 传统抽油泵是由柱塞在泵筒内往复运动来举

13、升液柱的，而无泵 采油是由举液器在油管内往复运动实现分段举升液柱的，是把油管 作为泵筒举液器作为柱塞，两者无本质上的区别而是形式与方法的 不同。但无泵采油的举升是无冲程界线的，也就是说无论冲程有多 大无泵采油工艺都能够满足，这也是区别于传统工艺的主要特点。 3对深抽提泵效的作用 根据工艺的分段举升特点，在深抽井的抽油泵上部分别安装了 举液器，用于辅泵提高泵效，在X深601井上实施后，效果明显， 电机的电流减小，抽油机的负荷降低，泵效明显提高，是一项值得 推广的工艺技术，以下是效果对比： 实施前：44泵2405 米， 2008年10月份正产 生产液量10.9油量0.72气 量1302含水93.8

14、%，液面 1928套压4.38，理论排量 34.7，泵效31.4%，功图 显示冲程损失1.2米； 实施后：2009年10月 3日，44泵2272.05米， 液量17油量4.1含水76% ，液面1285套压6.1，理 论排量31.8，泵效53.5% ，功图显示冲程损失0.6 米： 利用分段举液来减少 气锁现象的发生，也是提 高泵效的直接原因。 通过认真总结，找问题摸索规律，建立适应 工艺的管理方法，使工艺更能发挥作用，下面就应 用无泵采油技术过程中摸索的规律以及管理办法说 明如下： 在应用无泵采油排砂生产初期，液面高，液 量高，排砂能力强，由于液量高出砂也多，此时要 当心大量流砂的出现，随时要根

15、据生产参数来实施 相应的措施，当排液一周左右时，液面、液量有所 下降，地层产液含砂随之也减少，此时也要注意悬 点载荷的变化，要及时套管掺水补液以及定期掺水 防埋，半个月后生产相对稳定后要建立完善的日报 与跟综制度。建立档案找出单井的规律，我们可以 按其规律进行管理。 五、总结经验，提高水平 不同油藏类型携砂助抽采油工艺的配套状况 1、无泵采油排砂技术实现了低投入高产出： 无泵采油排砂技术是一项新的技术，但也要考虑其适应性，不是所有 状况的油井都适用，要在油藏类型不同、出砂程度不同的油田进行试验和 摸索，寻找使油田开发效益最大化的采油工艺。 井号举液器的设计数量底阀备注 X3-39-167投捞式

16、21/2杆式 X4-9-170投捞式3杆式 X5-30-170投捞式21/2杆式 X7-30-170投捞式21/2杆式 X60*11621/2杆式 合计276个4 个 六、实施效果 1）运行电流降低。由于无泵采油工艺是分段举升，油管内液柱载荷不集中，电流 峰值小，抽油机上行和下行电流明显降低，实现增效，如X601井。 2)修井作业费降低。由于无泵采油是直投多功能底阀，洗井冲砂无须动管即可实 现，减少了修井工序和大量的防砂费用，单井可减少20万元以上措施费用。 3）酸洗和蒸汽吞吐可不动管柱投阀直接生产，降低油层污染，提高热采利用率。 无泵排砂采油井采液能耗对比表 2、通过验证排砂工艺的适应性比较强： (1)辅泵采油工艺对于低渗油藏产能较低抽油井能够起到明显的增产增效作用。 (2)出砂严重的抽油井可以进行携砂排砂工艺的推广，它以较低的投入，有效地 延长了出砂油井的检泵周期，与防挡砂工艺相比能最大限度释放油藏的产能。 运 转 六 个 月 状 况 序 号 井号 实实施前 油井状态态 措施类类型