负压采油工艺的研究
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作者: 刘跃新
摘要：资源的稀缺性使我们意识到某些资源是不可再生的，所以，充分利用每一点资源是我们急需解决的问题。石油就是个很好的例子，随着石油不断的开采,油井的产量将逐步降低,因此就有必要采取相应措施来继续提高抽油井的产量，增加油气的利用率，充分利用资源。为此，相关专家就对一些低压、低产抽油井的生产实际情况进行了研究,将负压效能应用于采油技术中，研制了一套较为实用的负压采理论，从而增加了油气的产量。本文通过实践和理论分析,论述了负压效用在采油工业方面的应用。
关键词：负压效用；负压采油；工艺；采油主要装置
中图分类号：TE938+.1文献标识码：A
前些年，负压采油工艺在国内还属一种新的采油工艺。但随着科学技术的进步，负压采油已广泛的应用于各大油气采集企业中。负压采油工艺主要为了提高一些低压、低产抽油井产量而采取的一项采油工艺技术措施。它主要是使用一套特殊的管柱和井下工具使抽油泵的吸入端在抽油过程中产生负压效应，改善井底的生产状态，以有利于原油的聚集和采出。从实质上讲，负压采油的主要是通过设法增大油井压差而形成负压效用，这一点已为事实证明。但是负压采油工艺的原理以及突出的优点是什么？主要装置有什么？本文试从研究负压采油工艺方面做一分析。
1 负压效用以及负压采油原理
1.1 抽油井负压形成的机理
负压效应是液体受到外界张力作用断开而产生的一种亚稳不平衡物理现象。在液压系统中，这种负压不平衡效应是普遍存在的。在常规的抽油井采油过程中，液体系统是敞开的，所以在井底及泵阀附近存在一定量的气体和机械杂质，在油、套管环形空间也有混合的液柱和气柱，这种结构的流体对阀附近的流体系统起着显著的缓冲作用比较明显，因而此时不一定能够产生负压。相反，混合的液柱、气柱不能参与、波及阀附近流体的变化时，当固定阀突然升高，井腔内流体便大量涌进泵腔，流速迅速变大，于是，井底压力瞬时大幅度下降，流体的连续性被破坏，便产生了负压效应。
1.2 负压采油的工作原理
因为负压采油工艺可以提高油气的产量，所以，此工艺主要针对那些低能量，低产能，低含水井的开采。负压采油的实质是采用一定的技术或使用特定的装置在泵吸入口处形成负压区。具体过程是：抽油杆带动抽油泵活塞上行导致泵内压力急剧下降，固定凡尔在地层压力作用下突然打开，此时，处于高压下的液体瞬时泄压，井腔内相对不流动的液体流涌入泵腔．流速急速增大，使得井底压力瞬时大幅度降低．流体的连续性被破坏，油井内生产压差增大，从而实现油井增产。
2 负压采油工艺优点
2.1 采用负压采油工艺能够使抽油井井底产生负压效应，增加油井产量，提高泵的效用。
2.2 与常规的有杆泵采油工艺相比，负压采油工艺仅增加了一套中等价格的负压采油装置，而作业施工方面却基本上与正常的油井检泵相同，施工作业费用增加的不多，但采油效率却提高不少，固而此工艺经济效益较好。
2.3 油井生产需要正常稳定，负压采油工艺理论明确，无大的风险性。采油装置性能可靠，适用性较广。此工艺拓宽了有杆泵采油的范围。
2.4 负压采油工艺易于推广，具有很大的增产潜力。
2.5 由于井底产生负压，相当于增大了生产压差，从而可以改善射油层的渗透率和孔井段的渗透性，使地层能向井内强烈地排油。
2.6 由于负压采油工艺改变了油气分离的状态，气体对抽油泵工作的影响被大大减弱，可延长泵的使用寿命，从而提高了抽油泵的充满系数和泵效，增加油井的产量。
2.7 在采油的过程中可冲洗射孔井段，起到净化作用。此外，应用负压采油工艺还可以改善抽油机井内的洗井状况，提高洗井效率，防止油层的污染。
2.8 在吸入端，抽油泵在抽油过程中会产生负压效应，这能够改善井底的生产状态，以有利于原油的聚集和采出。
总之，负压采油工艺的经济效益是明显的，所以是一种比较有希望推广的采油工艺措施。
3 负压采油装置主要部件和功用
负压采油装置隔离了油、套管环形空间内因液体敞开所产生的液柱和气柱，封闭了环形空间阀以下的流体，使下方的套管内腔和地层构成一个封闭的液压系统。若在油井射孔井段之上某一位置下入一套负压采油装置，以保证抽油泵的吸入端在抽油过程中能产生负压效应。
3.1 装置主要部件
3.1.1 封隔器
封隔器是封闭油、套环形空间的主要工具。封隔器在井下的密封性能的好坏，将直接决定负压产生的效果。251和271两种卡瓦式封隔器及丢手封隔器是在目前负压采油工艺中应用较为普遍的。
3.1.2 伸缩管
由于抽油泵的下端负压采油装置是由封隔器卡于套管内壁坐封来密封油套管环形空间的，因而在油井正常生产中．在负压采油的管柱中就会有部分油管受压而处于弯曲状态。这会造成抽油杆偏磨等现象，严重地影响抽油泵正常工作。因此使用伸缩管防止管柱受压弯曲，保证井内的管柱能够在自然状态下生产。
3.1.3 分流阀
分流阀是一种能使负压采油井能够进行正常的洗井、加药等作业施工的组合阀，专门为负压采油工艺设计、研制。它主要由上接头、下接头、洗井阀和底阀组合而成的。 此阀既可以保证抽油泵正常工作时底端能够产生负压效应，使油井正常生产，同时还能改善抽油井的热洗状况，防止洗井时洗井液对油层产生回压及污染油层等现象，增强洗井的效果，提高抽油井洗井的效率。
3.1.4 密封脱接体
密封脱接体是使封隔器在井下遏阻或受卡而能够自动解脱，将管柱和抽油泵等顺利地从井内提出的一种安全装置。其工作要求是：当油井正常进行生产工作时，能够保证井内呈密封状态，使抽油泵底端产生负效应；修井作业时，当上提管柱的负荷达到一定值时，密封脱接体会自动脱开，使井内封隔器以上的管柱能顺利起出。
3．2 负压采油管柱结构的应用与改进
常规负压抽油工艺是在油层顶部仅坐一封隔器。密封油套环形空间，虽然结构简单，但却因管柱蠕动导致封隔器有效期短，不能清洗管柱和抽油泵，因此，对采油工艺管柱进行改造，不断完善和发展该工艺技术，满足采油井需要，是势在必行的。根据负压抽油工艺的增产机理及工作特点，对工艺管柱逐步进行发展和完善。由原来单一的负压工艺管柱，改进成既能保证形成一定的负压值，又能保持较长有效期．还能做到清洗管柱及泵负压工艺管柱。在改进设计过程中，还要遵循工作可靠，施工简便，费用低等基本原则。
4 负压采油井的设计
为了确保抽油泵在理想的状态下工作，并使负压采油井的生产达到最佳状态，就要对负压采油井进行合理的设计和选择。
4.1 设计的基本原则
4.1.1 根据抽油井的情况，按已编制好的计算机程序严格地进行优化设计，以选择最佳的采油装置和泵的下入深度。
4.1.2 根据负压采油装置的下入深度等因素确定封隔器的坐封位置。
4.1.3 根据负压采油管柱的抗拉强度，确定负压采油装置的安全负荷，即密封脱接体的脱断拉力。
5 结语
综上所述，地产低能的油井，由于负压效用，负压采油管柱在深井泵入口处周围产生负压，从而增大生产压差。若能合理的运用负压采油工艺，便可以提高油井的产量，可以达到增产目的。为了合理的利用油气资源，我们应该科学的设计负压采油井，并加大对负压采油工艺的推广力度，以达到能源利用率的最大化。
参考文献
[1]孙明朗.压效应在油田生产中的应用，《石油钻采工艺》1988年第4期
[2]油田用分隔器及井下工具手册编写组，《油田用分隔器及井下工具手册》，石油工业出版社，1981年
[3油钻采工艺》1993年(第15卷)第5期
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