1、2010年11月16日,井下作业介绍,何长林,1,内 容 目 录,一、井下作业概述 二、井下作业常用术语 三、常见井下管柱图 四、电潜泵井简单介绍 五、气举井简单介绍,1,内 容 目 录,一、井下作业概述 二、井下作业常用术语 三、常见井下管柱图 四、电潜泵井简单介绍 五、气举井简单介绍,1,在油田开发过程中，根据油田调整、改造、完善、挖潜的需要，按照工艺设计要求，利用一套地面和井下设备、工具，对油、水井采取各种井下技术措施，达到提高注采量，改善油层渗流条件及油、水井技术状况，提高采油速度和最终采收率的目的。这一系列井下施工工艺技术统称为井下作业。,井下作业概述,1,油气开采方式 通常气藏以自
2、喷的形式开采，开发后期部分气藏采用排液采气田。 油藏常用的采油方式有：自喷和人工举升方式。 人工举升方式包括：有杆抽油泵、螺杆泵、电潜泵、水力活塞泵、射流泵、气举、柱塞 泵、电潜螺杆泵、海底增压泵。,井下作业概述,1,常见井下作业类型： 1、修井作业大修井、中修井、小修井等。 2、增产增注作业主要有：换大泵、酸化、堵水、压裂、堵水、调剖、注聚、开关层、 转注、转抽、补孔、除垢等作业。 3、油藏监测主要有：测流压、测静压、不稳定试井、稳定试井、测吸水剖面、测产出剖面、饱和度测井、注水井吸水指数测试等作业。,井下作业概述,1,内 容 目 录,一、井下作业概述 二、井下作业常用术语 三、常见井下管柱
3、图 四、电潜泵井简单介绍 五、气举井简单介绍,1,油层原始饱和压力：油藏处于原始状态时，溶解在原油中的天然气开始从原油中分离出第一个气泡时的压力，称为油层的原始饱和压力。它是原油在油层中从单相流动转变到油气两相流动的一个重要界限，是油田开发的基本数据之一，原始饱和压力由高压物性取样分析求得。 在原油生产过程中，如果油层压力高于饱和压力，则生产气油比与原始气油比相近；如果油层压力低于饱和压力，油层脱气，就会出现溶解气驱，溶解气驱前期，生产气油比会高于原始气油比，溶解气驱后期，生产气油比会低于原始气油比,井下作业常用术语,1,井口油压:油压是石油从井底流到井口的剩余压力。 即井底流动压力-井筒混合
4、液柱压力-摩擦阻力-滑脱损失。 井口套压:套压是井口套管和油管环形空间内的压力,套压的高低反映油套环形空间分离出来气量的多少。通常电泵井安装定压放气阀,按设定值放套管气,保证合理沉没度,提高泵效。 原始地层压力:原始地层压力是油藏处于原始状态下的地层压力。 目前地层压力:目前地层压力是目前油井关井后,压力恢复到稳定状态时的油层中部压力,也称为静止压力,简称静压。 流动压力:流动压力是油井正常生产时测得的油层中部压力,简称流压。,井下作业常用术语,1,总压差:总压差是目前地层压力与原始地层压力之差.也称为总压降.它表示在开发过程中地层能量消耗的程度。 地饱压差:地饱压差是目前地层压力与原始饱和压
5、力之差.当地层压力高于饱和压力时,油层为原油单相流,地饱压差越大,地层中聚集的弹性能量越多,反之则弹性能量越少.当地层压力低于饱和压力时,油层形成油气两相流,既为溶解气驱。 流饱压差:流饱压差是井底流动压力与原始饱和压力之差.流饱压差为正值地层中为原油单相流,地饱压差为负值,地层中某一点开始脱气,形成油气两相流,使井底附近渗流阻力增加,采油指数下降,通常应控制井底流动压力高于饱和压力生产。 生产压差:生产压差是油井生产时油层静压与流压之差.它表示一定产量的原油从地层流向井底时,地层中所消耗的压力。,井下作业常用术语,1,内 容 目 录,一、井下作业概述 二、井下作业常用术语 三、常见井下管柱图
6、 四、电潜泵井简单介绍 五、气举井简单介绍,1,井深结构井的类型按产出可分为：产油井、产气井、注入井常用的井下工具各类井常见井下管柱图,常见井下管柱图,1,1、井深结构-1：,1,1、井深结构-2：,1,1、井深结构-3：,1,2、常用井下工具：基本井下工具包括：油管挂、井下安全阀、封隔器、工作筒。常用的井下工具还有：流动短接、Y形接头、滑套、气井阀、伸缩节、加厚管、测压力工作筒、堵塞器等。,常见井下管柱图,1,3、产气井管柱：,1,3、注水井管柱：,1,3、注水井管柱：,1,3、产油井管柱：,A 、直管柱,1,3、产油井管柱：,B、Y接头管柱(无放气阀）,1,3、产油井管柱：,B、Y接头管柱
7、(有放气阀）,1,3、产油井管柱：,C、联作管柱 左：TCP/Y-Tool/ESP联作管柱 右：自喷联坐管柱,1,3、产油井管柱：,D、气举管柱,1,3、同井注采管柱,1,内 容 目 录,一、井下作业概述 二、井下作业常用术语 三、常见井下管柱图 四、电潜泵井简单介绍 五、气举井简单介绍,1,电潜泵采油是为适应经济有效地开采地下石油而逐渐发展起来日趋成熟的一种人工采油方式。它具有排量扬程范围大、功率大、生产压差大、适应性强、地面工艺流程简单、机组工作寿命长、管理方便、经济效益显著的特点。电潜泵采油在井下机组设计、制造及油井选择、机组选型成套、工况监测诊断及保护、分层开采和测试等配套工艺方面日益
8、完善，在制造适应高温、高粘度、含砂、高含气、含H2S和CO2等恶劣环境的电潜泵机组方面也取得了很大进展。不仅用于油井采油，还用于气井排液采气和水井采水注水。,概 述,1,电潜泵采油是为适应经济有效地开采地下石油而逐渐发展起来日趋电潜泵是由多级叶导轮串接起来的一种电动离心泵，除了其直径小长度长外，工作原理与普通离心泵没有多大差别。 工作原理是：当潜油电机带动泵轴上的叶导轮高速旋转时，处于叶轮内的液体在离心力的作用下，从叶轮中心沿叶片间的流道甩向叶轮的四周，由于液体受到叶片的作用，其压力和速度同时增加，在导轮的进一步作用下速度能又转变成压能，同时流向下一级叶轮入口。如此逐次地通过多级叶导轮的作用，
9、流体压能逐次增高而在获得足以克服泵出口以后管路阻力的能量时而流至地面，达到石油开采的目的。,电潜泵工作原理,1,A、井下部分 3.潜油电机4.小扁电缆 5.保护器 6.分离器 7.离心泵 10.油管15.泄流阀 B、井上部分 11.接线盒 12.控制柜13.变压器14.井口17.潜油电缆,潜油电泵系统组成,1,泵的工作原理,1,电潜泵管柱示意图,1,为了合理地选择电潜泵，使其运行最可靠及最经济，在选型设计时，一般遵循以下原则： 合理选择泵型，使泵在最高效率点附近工作。 泵的额定排量和油井产能相匹配，额定扬程等于油井的总动压头。 电机的输出功率能够满足举升液体所需功率要求，尽可能涵盖较宽的地层变
10、化范围。 其它如电缆的选择，在保证套管尺寸要求的情况下，电缆的耐压和型号选择要尽量大一些，以减少功率损失。,电潜泵选型设计原则,1,1. 机组调试 井下电气性能检查。主要有两个方面，一是三相对地绝缘电阻。二是三相间直流电阻。 变压器档位确认； 控制柜调试；控制柜调试应包括PCC调试、控制柜工作电源检查（11010V）、闸刀及其行程开关是否灵活可靠、真空接触器及继电器是否动作等，可以通过空载试车完成。 PCC参数设定应包括：过载值设定、欠载值设定、过载延时设定、欠载自启动延时设定等。过载设定值一般为电机额定电流的1.2倍，欠载设定值一般为电机额定或运行电流的0.7-0.8倍但不低于电机的空载电流
11、，过载延时一般为3-5S，欠载自启动延时通常为8个小时，具体值可根据油井供液能力（采液指数）设置，采液指数越大欠载自启动延时相对越短，但不低于30分钟。 流程检查； 正挤憋压试验。开机前的最后一道程序是正挤憋压试验，以检查井下管柱是否漏失。,机组调试与投产,1,2. 电潜泵井投产 启动憋压试验；电机启动以后，应立即进行憋压试验以确认电机转向。在正挤憋压试验后立即开泵憋压，油压如果很快升高到电潜泵额定扬程的1/100MPa，说明一切正常，可以投入正常生产。如果油压无反应，对于有井下安全阀的井应认为井下安全阀未打开，应通过作业或其它方式打开。如果油压升不到泵额定扬程的1/100MPa ，说明电机反
12、向，应调整相序。 油嘴调整； 开机以后，应根据生产部门要求调整合理的油嘴，保证泵处于合理的工作范围内。 开井生产； 投产后观察。电潜泵井投产以后，应严密观察，注意油套压变化、含水变化、温度变化、电流变化、油嘴是否堵塞。如果油嘴发生堵塞，应开打油嘴解堵，特别是新投产油田井、酸化作业后的井。如果电流远低于额定电流，应重新设定欠载设定值。,机组调试与投产,1,井下安全阀示意图（1）,1,井下安全阀示意图（2）,1,1. 电泵不出液； a.电泵的扬程达不到井况的实际要求 b.发生气锁现象 c.泵轴断 d.叶轮磨损 2. 电机过载 a.电机匹配不合理 b.井液比重过高 c.工作点偏移 d.井液粘度过高
13、e.止推轴承的损坏或电机泵的机械损耗过大,潜油电泵故障分析,1,3. 电机烧毁： a.电机长期过载运行 b.电源电压过高过低或电压不平衡 c.电机保护器泄露 d.井温过高 e.流经电机表面的液体流速的降低,潜油电泵故障分析,1,电潜泵井常见故障及处理图标（1）,1,电潜泵井常见故障及处理图标（2）,1,电潜泵井常见故障及处理图标（3）,1,电潜泵井常见故障及处理图标（4）,1,典型电流圆图记录 （一）正常操作,1,典型电流圆图记录 （二）气体影响,1,典型电流圆图记录 （三）气体太多,1,典型电流圆图记录 （四）过载停机,1,典型电流圆图记录 （五）不正常负载,1,内 容 目 录,一、井下作业
14、概述 二、井下作业常用术语 三、常见井下管柱图 四、电潜泵井简单介绍 五、气举井简单介绍,1,气举采油是利用人工举升方法，把压缩气体注入油管底部，与地层产液混合，气体在液体中膨胀，降低液体的密度和油管中液柱重量，使油管内的流动压力梯度下降，从而降低井底流动压力，建立起将液体举升到地面的生产压差。气举采油是最接近自喷采油的一种人工举升方法。气举所用的气体可以是氮气或天然气。,气举井简单介绍,1,气举采油的优缺点 适应的产量变化范围非常宽广、作业费低、适应于大角度斜井、狗腿角大的井、出砂井、高气油比油井、结蜡结垢井。 气举采油本身的局限性 气源：气举采油必须要有足够气量以支撑整个生产过程。油田本身
15、必须具备最低限量的溶解气（至少等于正常气举所需气量的10%）才能启动气举采油。否则不可以采用气举采油。 井底流压：气举采油必须具有一定的井底流压，不能象其他人工举升方法一样达到最低井底流压。对于低压井可能不适应。 开采稠油和乳化液的油井不适应于气举采油。,气举井简单介绍,1,气举采油的类型 主要分为连续气举和间歇气举。 连续气举顾名思义是连续不断往井下注气，使油井持续稳定生产。连续气举是通过注入气体与井中的液体混合，气体不断膨胀，降低液体密度，从而使油井连续稳定生产。连续气举适应产能较高的油井。连续气举有好几级气举阀，当气体从环空注入时，所有气举阀打开，环空液体从每一级气举阀进入油管，当第一级
16、气举阀露出液面，气体进入第一级气举阀，产能增大。当液面往下推，第二级气举阀露出液面，气体同时进入第一第二级气举阀，环空压力下降，这时第一级气举阀关闭。随着液面往下移直到气体从注气工作阀进入油管。只有底部工作阀打开注气，其它阀门都处于关闭状态，才算完成连续气举从排液到稳定生产的全过程。 间歇气举是间断地把气体注入油井中，通过气举阀进入油管，把气举阀上面的液柱段举升到地面。间歇气举可以是半开式或闭式（有封隔器和单流阀）。,气举井简单介绍,1,连续气举的排液过程示意图,气举井简单介绍,1,常用气举阀类型 常用的有固定式气举阀和可取式气举阀。 固定式气举阀是用丝扣连接，把气举阀固定在气举工作筒外面。如
17、要更换气举阀，只有把油管和工作筒提到地面上才可以更换气举阀，它不适应于作业费高的海上油田。 可取式气举阀利用钢丝绳作业，把气举阀投到偏心工作筒的口袋中，利用锁紧头把气举阀固定在偏心工作筒内面，它广泛应用于海上油田和作业费高的地区。,气举井简单介绍,1,气举阀的结构和工作原理 气举阀的结构：气举阀有很多类型，但气举阀的结构基本相同。气举阀主要由阀体、风包、球和球座、单流阀和上下密封圈组成。 气举阀工作原理：气举阀其实是一个注气调节阀，是无量级可调的气嘴，它与孔板固定气嘴不同。它不仅与上、下游压力有关，而且与风包压力有关，它通过球的开启度来控制注气量的大小。这是气举阀和固定嘴子的孔板的不同之处。,
18、气举井简单介绍,1,气举生产分析 当正常气举生产时，所有的排液阀都关闭，只有设计的工作阀是打开注气，而且生产连续稳定。 气举有两个独立变化的参数，对气举生产影响很大，即注气深度和注气点上方的流动压力梯度。在气举井中，控制这两个参数的变化就能控制井底流动压力和产量的变化。 注气点深度意味着气举效率高，注气点最大深度主要由地面最大注气压力决定，地面注气压力取决于气体压缩机的等级，通常在当地面注气压力给定时，在某一深度、套管里的压力与油管里的流动压力相等。该点称为压力平衡点。考虑到注气阀的压力降，注气点设在平衡点稍上一点的地方，使油管压力与注气阀的压力降之和等于套管压力。 注气点上方的流动压力梯度主
19、要由注气量决定。增加注气量就会增加油管内的气液比；在一定的限度内，增加气液比会降低流动压力梯度；超过这一限度，流动压力梯度会随气液比的增加而增加。最低的流动压力梯度意味着最低的井底流动压力和最高产量。因此，增加注气量就能增加产量，直至达到最高产量值；但超过这一点，提高注气量反而使产量降低。,气举井简单介绍,1,气举生产的影响因素 影响气举生产的因素有很多，包括油藏方面、完井本身和地面生产系统等，现概述主要 因素如下： 油井的产能、地层压力 气举完井以此为依据进行设计。如果油井的实际产能、地层压力与设计所选用的产能和地层压力差别较大，就会造成气举工作不正常。当实际产能、地层压力高于设计值时，高的
20、油管压力就会造成进气量不够，套压增加，工作阀上移和多点注气现象，使气举效率降低。严重的话，上一级气举阀可能间歇开关，造成生产不稳定。当实际产能、地层压力低于设计值时，会消耗比设计多的气量，才能满足产量要求；气举效率低。严重时，可能造成过度注气、干注气，影响其它井的气举生产。 油井温度。 当实际温度低于设计值时，实际风包压力低，排液阀不关闭，造成浅处注气或多点注气，浪费压力资源。当实际井温高于设计值时，如果工作阀是气举阀，工作阀无法打开，注气阀是上一级阀门，注气深度无法达到，产量低，效率低。,气举井简单介绍,1,气举生产的影响因素 井口压力 当井口压力高时，回压高，注气深度浅。若想获得相同的产量
21、，必须注更多的气，气举效率低；或者油套压差小，注气量小，产量低，无法满足生产要求。反之，井口压力低时，注入深度增大，相同的注气量可得到更高的产量，相同的产量所需的气举气量少。因此，在有气举井的油田中，地面工艺系统及油井本身应尽量降低井口压力和回压争取最大的产量。 注气压力 注气压力越高，注气深度就越大，用较少的气量就可得到较好的产量，气举效果高。 注气量 当注气量低于设计气量时，产量无法满足要求，严重时，会造成工作阀间歇注气，气举 生产不稳定。只有提高气量，降低井筒内液体的密度，才能使液柱对地层的回压减小，所需的井底举升压力也减小，因而可获得更高的产量。但并不是注气量越大越好，当注气量大过一定
22、值后，如果继续增加注气量，产液量的增加值会越来越小，直至某一最高液量点。再继续增加注气量，产量不仅不会增加，反而下降，严重时则浪费气源，可能会造成干注气，不出油。,气举井简单介绍,1,气举生产的影响因素 气举阀 气举阀的设计（包括工作阀的位置和气举阀风包的设定值）与实际要求有差别，甚至很大的差别。如果差别较小，一般通过调过气量就可以解决问题，满足生产要求。但有些时候差别很大，调节气量无法解决问题。 不稳定生产 即井口压力不稳定，油产量不稳定和气量不稳定，严重的情况是出现间歇气举现象。当油井生产不稳定，不仅影响油井产量，使油层出砂，而且对地面处理设施造成损害。如有时产量低，分离器液面很低，有时井产量很高，液面很高，这样不仅影响分离器的正常工作，而且由于液面超高或超低使整个生产系统经常关闭。所以在气举生产中，不仅要保持油井产量高，而且很重要的是保持油井的稳定生产。 如果利用各种方法无法使油井处于稳定生产，可以将注气阀上移，增加油套压差，让气举阀处于节流状态，这样就可以稳定生产。,气举井简单介绍,有不当之处请提出宝贵意见,谢 谢！,
