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油田机械采油工艺技术

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  摘  要:改革开放以来,我国不断的实施油田开采工作,地层石油资源已经逐渐枯竭,传统自喷井采油方式开采的油量已经无法满足社会的需求,因此近年来,机械采油工艺应运而生。随着探勘技术的不断发展以及机械采油工艺的不断完善,该技术已经在国内许多老油田中得到了广泛的应用,大大提升了油田的采油效率和采油质量。但同时,机械采油技术也存在着很多不足,需要相关技术人员进行不断研究与探索。基于此,文章将就当前我国机械采油技术进行简要的分析,提出其中存在的问题,并找到相应的解决方法,从根本上提高国内油田采油效率,保证油田生产安全。
  关键词:油田机械;采油;工艺
  中图分类号:TE355.5       文献标志码:A         文章编号:2095-2945(2019)14-0098-02
  Abstract: Since the reform and opening up, China's continuous implementation of oilfield exploitation, formation oil resources have been gradually exhausted, the traditional self-injection well production has been unable to meet the needs of society, so in recent years, mechanical oil production technology arises at the historic moment. With the continuous development of exploration technology and the continuous improvement of mechanical oil production technology, this technology has been widely used in many old oil fields in China, greatly improving the oil production efficiency and quality of oil fields. But at the same time, there are also many shortcomings in mechanical oil production technology, which need to be constantly studied and explored by the relevant technical personnel. Based on this, this paper makes a brief analysis of the current mechanical oil production technology in China, puts forward the existing problems, and finds the corresponding solutions, so as to fundamentally improve the oil production efficiency of domestic oil fields and ensure the safety of oil field production.
  Keywords: oilfield machinery; oil production; technology
  1 概述
  現阶段我国对石油的需求量呈现逐年上升的趋势,但同时面临的问题是国内地下油量不断减少以及传统采油方式动力不足,这些导致当前石油资源已进入严重供不应求的局面,因此,对传统采油工艺进行改善和创新显得十分必要。当前国内很多油田顺应客观需求,摒弃了传统自喷井进行采油的方式,采用了机械采油的方法,大大提升了采油效率和采油质量。与传统自喷井方式相比,机械采油对周围环境也有了更高的要求,因此需要对油田周围地质环境进行勘测分析,根据具体情况采用适合具体地质环境的机械采油工艺。
  2 油田机械采油简介
  2.1 机械采油概念及分类
  机械采油就是针对一些使用自喷井无法自喷的油田,借助外界机械设备将井中的石油开采到地面的方法。机械采油工艺根据使用装置的不同可以分为有杆泵机械采油方式和无杆泵机械采油方式。其中有杆泵机械采油是指使用地面上的机械设备给抽油杆和深井泵一定的机械能,使用这部分机械能将原油带到地面。无杆泵机械采油指的是不借助抽油杆和深井泵的情况下,将原油带到地面的采油方式。当前,无杆泵机械采油又可以分为很多种,例如电动潜油离心泵、螺杆泵、水力活塞泵和深井泵等。
  2.2 机械采油的发展趋势
  (1)抽油机:近年来,机械采油设备中抽油机经过不断发展和改进,已经实现了高度标准化、系列化和通用化。另外,其自动化水平以及节能水平也得到了整体的提升。从抽油机种类上说,当前包括液压抽油机、斜井抽油机、长冲程抽油机和节能抽油机等,不同种类的抽油机适应不同种类油田的开发,例如对于含水、含砂以及稠油类的油田,可以选用液压抽油机或者长冲程式抽油机进行油田开采。对于斜井或者从式井油田,可以选用斜井抽油机或从式井抽油机进行石油开采。节能型抽油机则适用于新型节能油田,它能够有效的降低石油开采过程中的耗电量,在一定程度上降低石油开采成本、提升石油开采效率。
  (2)抽油杆:当前我国国内机械采油方式存在多种类型的抽油杆,例如超高强度抽油杆、玻璃干抽油杆、碳纤维抽油杆以及金属塑料复合材料抽油杆等,这些不同类型的抽油杆适用于不同地质的油田,在一定程度上扩大了抽油杆的使用范围,增加了抽油杆使用寿命。另外,这种抽油杆具有高强度、高抗腐蚀能力以及高抗疲劳能力,同时以其操作简便、节约能源的特点取得了广泛的发展空间。   (3)抽油泵:抽油泵是我国机械采油最主要的采油设备之一,抽油泵主要有以下几个特点,操作过程简单、技术工艺成熟、使用效率高,使用寿命长,且可以应用于不同尺寸范围的油井,满足不同油井的采油需求。例如胜利油田,其根据自身实际情况、周围环境和采油需求量,自行研制出很多类型的抽油泵,包括针对稠油的稠抽稠泵、针对具有腐蚀性物质的防腐耐磨泵等,另外胜利油田还研制出适用于深井和斜井的抽油泵。
  3 常见的油田采油工艺
  3.1 螺旋泵采油
  (1)螺旋泵的结构组成:地面驱动系统和井下螺杆泵是螺旋泵系统的主要组成部分。其中地面驱动系统又由电机、电控箱、机架和减速器等组成。接头、抽油杆、油管、尾管以及接头和导向头等零件又组成了井下螺杆泵。
  (2)螺旋泵采油的工作原理:电机接收到通过电控机传播的电流后进入工作状态,带动皮带转动,皮带将转动产生的动能通过减速箱中的输入轴传递给抽油杆,抽油杆带动井下的螺旋泵转子转动,在螺旋杆转子转动时,其与定子中间的空间会不断的发生改变,这样进入到螺杆泵中的石油会被带送到地面上来,从而完成了石油的开采工作。
  (3)螺旋泵采油的优缺点:使用螺旋泵方式进行石油开采,优点是结构简单、操作简便,节能性良好、采油量大,采油效率较高,适用于油田开发三次采油阶段的油田。但是它同样也存在很多缺点,现阶段螺旋泵采油工艺具有较特殊的应用原理,在油田实际开采过程中可能遇到不可预测的问题和隐患,例如在工作中经常出现脱螺纹问题,另外泵筒极易发生老化现象,抽油杆也极易在采油过程中发生断裂。因此,如果使用螺旋泵采油,就必须在较短周期内就对螺旋泵进行质量检测,这一过程在一定程度上影响了采油整体速度。
  3.2 防砂式稠油泵采油
  (1)防砂式稠油泵采油的结构组成:防砂式稠油泵的主要组成部分是抽稠结构、泵筒和环空沉砂结构。其中双通接头和扶正将防砂式稠油泵缸筒固定在一起,成为一个整体结构,因此具有装机简单、拆卸方便的特点。通常来说,防砂式稠油泵采油工艺对油田开采的广度有着很高的重视程度,但是对于油田开采的深度却有所忽略,因此在使用该技术时应该对采油深度加以注意。
  (2)防砂式稠油泵采油的工作原理:在其上行时,下柱塞关闭进油阀,储油腔体积不断减少,腔内的石油液体量不变,压力随着腔体减少不断加大,当压力足够大时,油体从排油阀进入上油管,完成整个排油过程。同理在下行时,下柱塞的进油阀会被打开,石油会进入储油室完成进油过程。抽油泵如此反复工作,油液就会逐渐从油井中被带到地面上。
  (3)防砂式稠油泵采油的優点:防砂式稠油泵方式采油的优点是泵筒安装简易,不存在稠油引起的下行困难问题,泵筒与外套之间会形成一个沉砂通道,有效的减少了抽油泵停止工作时产生的卡砂和堵砂情况。防砂式稠油泵采油的适用范围是油液中含砂量在2.5%以内,且油井内的温度应保持在150度以下的油液,此外还应该保证油井的供油能力不得超过油井泵的排油量。
  4 油田机械采油工艺要点
  4.1 抽油泵泵效分析
  抽油泵的好坏对采油质量有直接的影响,如果抽油泵泵效不高,那么会对石油开采效率和石油开采数量形成很大的影响,造成石油资源大量沉积,出现生产浪费现象。一般情况下,80%至120%之间的抽油泵泵效可以使抽油泵发挥出最佳状态,但是在实际石油开采过程中,往往存在一些问题,降低了抽油泵的泵效,对油液开采造成一定的影响。出现泵效偏低的情况可能是因为原油的粘度不够或者油井供液不足导致,另外如果抽油泵的泵量选择不合理也会导致泵效不佳。泵效如果能够达到102%且平均沉没度能够大于1357m,说明油井的供液能力较好,在实际操作时可以选择泵径较大的抽油泵进行快速抽汲,这样也能够增加油井的诱喷作用。
  4.2 工艺适应性分析
  (1)当前我国通常使用管式泵与其它技术相配合的配套技术进行油液开采,以弥补其对高砂、稠油和高含气的油田抽吸效果较差的弱点。管式泵在中低粘稠度的油田中,实用性较优良,它有效缩小了抽油机上下冲程中负载的变化,降低了抽油杆断裂的可能性。(2)对于电潜泵来说,其扬程较大,最远扬程甚至可达到3500米左右,其排量范围也较广,即便在恶劣的环境中也能保持一定的工作能力。对于地面粘度不超过2500毫帕.秒的油井,可以选择使用小排量的电潜泵进行采油,能够有效的解决气蚀问题和下入深度问题。
  4.3 沉没度分析
  根据以往经验来说,沉没度在600米以上的油井,平均沉没度可能高于1300米。碳酸盐岩油藏深井的产油情况会受到很多外界因素影响,一些因素具有较大的不确定性,因此人们对碳酸盐岩油藏深井的产油量估值缺乏一定的准确度,为了减少今后因加深泵挂形成的费用,应该在设计时,将沉没度值设计得较大些。另外沉没度还可以调节生产压差,调节气体对采油过程的影响。因此应该科学合理的对机械采油的沉没度进行确认,提高泵效,降低采油成本,提升采油效率。
  4.4 采油清污措施
  为了采油机械能够更好的完成采油工作,技术人员必须定期对采油机械进行清污处理。现阶段常见的清污措施主要包括螺旋输送清污装置和半球摇摆转子泵清污方式。其中螺旋输送清污方法的优点是设备简单、结构紧凑,对于含颗粒较多的物料具有良好的清污能力,但是对于颗粒含量较少或者粘稠度较高的物料的清理能力就有一定的局限。对于半球摇摆转子泵清污装置来说,其优点是结构简单,具有很强的自吸能力,且适用于清理粘稠原油和粘污油。
  5 结束语
  总结来说,石油在现代经济发展中起着不可替代的重要作用,因此只有做好采油技术的合理开发和利用才能保证油气资源的充足供应。现阶段机械采油工艺有着良好的发展空间,但在未来的发展中要想进一步实现机械采油工艺的高效性,石油工作者就必须对该工艺继续进行研究和探索,达到降低采油成本、提升采油效率以及降低环境污染的目标。
  参考文献:
  [1]柏林,王涛.简析油田机械采油工艺技术[J].化工设计通讯,2016(06).
  [2]郭庆云.螺杆泵采油技术的研究[J].中国石油化工标准和质量,2012(16).
  [3]李世军.油田机械采油工艺技术[J].消费导刊,2017(31).
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