定向井_超深井和稠油井采用连续抽油杆采油分析

[收稿日期]2007-03-12
　[作者简介]王利成(1964-),男,1987年大学毕业,硕士,讲师,现从事石油机械的教学、科研与设计方面的教学与研究工作。

定向井、超深井和稠油井采用连续抽油杆采油分析 王利成,郭登明　(长江大学机械工程学院,湖北荆州434023)
[摘要]在未来投产的井深及地面条件差的区块,定向井、超深井、稠油井增多,采用常规抽油杆采油,存在使用寿命低、开采效益差等问题。

认为对这些井采用连续抽油杆采油比较合适,因为它能够降低投资和生产成本。

在调研国内连续抽油杆技术应用情况的基础上,介绍了连续抽油杆的性能指标和技术特点,分析了这些井采用连续抽油杆采油的可行性。

[关键词]疑难井;连续抽油杆;定向井;应用前景
[中图分类号]TE35515[文献标识码]A [文章编号]1673-1409(2007)02-N095-02
有杆泵采油是目前国内外应用最广泛的机械采油方式。

随着油田开发的不断扩展和深入,特别是在未来投产的井深及地面条件差的区块,定向井、超深井和稠油井等疑难井开发规模不断扩大,有杆泵采油采用常规抽油杆已面临着技术上的不适应,由于工作环境变差,杆偏磨、杆断、杆脱等作业事故逐年上升。

为此,笔者讨论了在定向井、超深井和稠油井中采用连续抽油杆采油的可行性。

1　常规抽油杆的不适应分析
由于常规抽油杆本身的结构特点,使它在用于定向井、超深井和稠油井采油上存在一些难以克服的弱点:①抽油杆接箍长期在井下承受交变、冲击和振动载荷,而靠丝扣联接的接箍处是承受力的薄弱环节,容易发生脱扣导致作业事故。

②由于接箍的多级活塞效应,抽油杆在液体中运动时,将产生较大的摩擦阻力,降低开采效益。

③常规抽油杆作业过程中,需要在杆与杆间进行连接或断开,不能实现连续作业,使其作业时间较长,增加了工人的劳动强度。

④在定向井及易偏磨井中,抽油杆的磨损多发生在接箍处,治理措施一般采取加扶正器的方法,这样又会增加抽油机载荷,不仅增加成本而且增加能耗。

随着各油田定向井、稠油井、超深井等疑难井开发规模的不断扩大,要克服常规抽油杆应用上的这些弱点,技术上的难度会越来越大。

为了提高常规抽油杆的使用寿命,只有提高其强度,若使用级别更高的H 级抽油杆,其成本将大大增加。

因此,有必要探讨在这些疑难井上采用连续抽油杆采油的可行性。

2　连续抽油杆的技术可行性分析
211　种类可行性
目前,国内外应用的连续抽油杆主要有柔性连续抽油杆和刚性连续抽油杆2种。

柔性连续抽油杆起下作业可采用常规的通井机和井架,因有较好的柔韧性,缠绕抽油杆的专用滚筒较小,运输方便;同时,也因其柔性,承受压缩载荷能力差,在下冲程时,活塞下行难度大,需在下部应用加重杆,增加其下行速度。

目前使用得比较多的是碳纤维柔性连续抽油杆[1～4]。

刚性连续抽油杆可与常规抽油机和抽油泵配套使用,但需要专用的液压驱动起下装置,在运输中需要有缠绕抽油杆的专用滚筒。

目前使用得比较多的是钢质连续抽油杆[5～7]。

212　结构可行性
连续抽油杆结构一般具有如下特点:①外表圆滑,无接箍,运行平稳,耐磨损;②经特殊工艺处理,承载时结构稳定,消除了结构伸长;③刚性较好,使用中不会打弯,平直度好;④结构紧凑,横截面内金属填充系数0191～0193。

可见结构是可行的,符合疑难井的采油要求。

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59・长江大学学报(自科版)理工卷　
2007年6月第4卷第2期Journal of Yangtze U niversity (N at Sci Edit)Sci &E ng V J un 12007,Vol 14No 12
213　技术指标可行性连续抽油杆一般具有如下技术指标:①强度≥1470M Pa ;②综合破断拉力>329kN ;③结构伸长≤011‰;④疲劳寿命≥107次。

可见技术指标也是可行的,基本符合疑难井的采油要求。

214　技术优势
连续抽油杆与普通D 级抽油杆性能相比,有以下技术优势[8]:
1)物理性能好、重量轻,可降低抽油机负荷。

连续抽油杆与常规抽油杆相比,同级杆的单位重量减轻13187%以上,同等条件下可使抽油机载荷降低10%以上。

同时,能降低电机能耗,提高系统效率。

2)作业时可连续起下,应用专用修井机每分钟可提出抽油杆25～30m ,节省作业时间,减轻工人的劳动强度。

3)弹性模量小,冲程损失小,泵效提高。

连续抽油杆与常规抽油杆相比,弹性模量减少2512%,结构伸长降低,则冲程损失随之下降。

另外,连续抽油杆无接箍,消除了常规抽油杆在工作过程中接箍产生的活塞效应,从而提高泵效,增加产量。

4)能有效地降低抽油杆与油管的磨损。

常规抽油杆与油管的磨损只是接箍与油管接触,接触面积小,磨损快;而连续抽油杆有一半径为6315mm 的圆弧截面,与油管是两点接触,接触面积大,使管杆磨损达到最小,大大降低了抽油杆磨断、磨脱事故率。

3　连续抽油杆的应用可行性分析
311　连续抽油杆在其他井采油中的应用
我国青海、华北、中原、胜利等油田在其常规井采油中应用了连续抽油杆技术[9]。

胜利油田桩西采油厂应用连续抽油杆深抽技术,放大了油层生产压差,使间抽井实现连续生产。

应用后平均单井日增油715t ,泵效提高49个百分点,日耗电减少了8916kW ・h 。

中原油田在储层物性差、渗流能力低的濮城油田选择了5口严重供液不足的井,采用连续抽油杆进行了小泵深抽试验,平均单井日增液414t ,日增油110t ,单井泵效提高712个百分点,检泵周期延长81d ,取得了较好的效果[10]。

312　在定向井、超深井和稠油井采油应用连续抽油杆的可行性
在定向井、超深井、稠油井比较多的外围油田,油层埋藏深,储层物性差,供液能力差,采用常规抽油杆采油,油井产量低。

如果在高频率失效井上采用连续抽油杆抽油,是实现节能降耗、提高泵效、增加产量、减少偏磨的有效途径。

1)应用常规抽杆柱组合,存在泵挂深、抽油机负荷大的问题,应用10型抽油机不能满足要求,而应用12型抽油机则能耗增加、成本高;如果应用连续抽油杆,则在同等深度下可使载荷降低20%。

2)由于油层埋藏深,而常规抽杆柱组合下泵深度浅,流压调整范围受到限制。

而应用连续抽油杆,可实现小泵深抽。

3)由于泵挂深、供液能力差,使常规抽油杆油井杆管偏磨严重。

而应用连续抽油杆,可减少杆管偏磨,延长油井检泵周期。

4)新井系统采用常规抽油杆采油效率低,一般只有8%左右。

而应用连续抽油杆采油,可减小负荷,降低耗电,使系统效率达到10%以上。

[参考文献]
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[2]彭勇,顾雪林,常德友1碳纤维连续抽油杆的应用现状及研究方向[J ]1石油机械,2005,33(10):76～781
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[9]莫易敏,潘运平1柔性连续抽油杆的研究与发展现状[J ]1武汉理工大学学报,2003,25(2):40～431
[10]杨建华,师清磊1连续杆采油技术的研究与应用[J ]1油田节能,2006,17(2):37～391[编辑]　易国华・69・　长江大学学报(自科版)理工卷2007年6月。