小套管井無(wú)油管采油技術(shù)的研究與應(yīng)用

董元軍　鄭振興　孟凡晶　古光明　孫淵平（.中國(guó)石化勝利油田分公司臨盤(pán)采油廠，山東臨邑　5500；.中國(guó)石化勝利油田分公司采油工藝研究院，山東東營(yíng)　57000）

小套管井無(wú)油管采油技術(shù)的研究與應(yīng)用

董元軍1鄭振興1孟凡晶1古光明2孫淵平1
（1.中國(guó)石化勝利油田分公司臨盤(pán)采油廠，山東臨邑251500；2.中國(guó)石化勝利油田分公司采油工藝研究院，山東東營(yíng)257000）

近年來(lái)，內(nèi)徑小于?101.6 mm的小套管井在臨盤(pán)采油廠漸成規(guī)模，已成為原油生產(chǎn)的重要組成部分。但由于套管內(nèi)徑限制，該類(lèi)油井泵徑小、桿管間隙小，導(dǎo)致提液困難和桿管偏磨。本研究提出了小套管井無(wú)油管舉升的技術(shù)理念，配套完成了小套管井無(wú)油管桿式泵錨定技術(shù)、空心桿注塑防偏磨技術(shù)、無(wú)油管采油井口出油系統(tǒng)及舉升工具的設(shè)計(jì)與室內(nèi)試驗(yàn)，形成了一套完整的小套管井無(wú)油管舉升實(shí)用技術(shù)。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，該技術(shù)滿(mǎn)足了小套管井現(xiàn)場(chǎng)提液、防偏磨的需要，有效降低了生產(chǎn)成本，是一種技術(shù)可靠、使用簡(jiǎn)單、成本低廉的技術(shù)手段，對(duì)油田小套管井的高效開(kāi)發(fā)具有重要意義。

小套管井；無(wú)油管采油；空心桿；防偏磨

近十多年來(lái)，由于治理長(zhǎng)井段套管損壞、利用老井井眼側(cè)鉆、特小斷塊新投等原因，內(nèi)徑小于?101.6 mm的小套管井?dāng)?shù)量逐年增多，在臨盤(pán)采油廠已漸成規(guī)模。目前，臨盤(pán)采油廠小套管井286口，由于受到井眼尺寸的限制，僅能應(yīng)用“小管、小桿、小泵、小接箍”的“四小”機(jī)采配套技術(shù)。內(nèi)徑小于?88.3 mm的小套管井中最大只能下入?44 mm的配套專(zhuān)用泵生產(chǎn)，在采油廠現(xiàn)有抽油機(jī)、電機(jī)條件下最高提液20～30 m3/d，對(duì)于供液好、具有提液潛力的油井難以解決提液?jiǎn)栴}。另外，只能下入?60.3 mm油管，抽油桿一般采用?22 mm、?19 mm（配套小接箍）兩級(jí)抽油桿組合，桿管間隙非常小，在其他桿管偏磨井里使用的防偏磨工具（抗磨管、扶正器等）均無(wú)法匹配使用，難以解決因管桿偏磨導(dǎo)致檢泵周期短的問(wèn)題。因此開(kāi)展了小套管井無(wú)油管采油技術(shù)的研究，為解決小套管井提液和偏磨問(wèn)題提供技術(shù)參考。

1　小套管井無(wú)油管桿式泵錨定技術(shù)

1.1小套管井桿式泵錨定器

桿式泵錨定器主要由丟手活塞、坐封活塞、鎖環(huán)、鎖塊、限位套、卡瓦、打撈頭等組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。工作時(shí)，將該工具下至設(shè)計(jì)位置后，內(nèi)打壓，推動(dòng)坐封活塞下行，剪斷坐封剪釘，推動(dòng)上錐體下行，坐封卡瓦，使之錨定到套管內(nèi)壁上。繼續(xù)打高壓，丟手活塞下行，剪斷丟手剪釘，限位套下行，丟手鎖爪失去限制，實(shí)現(xiàn)丟手；同時(shí)壓力表有壓力突降顯示，證明坐封、丟手過(guò)程完成。當(dāng)需要起出該錨定裝置時(shí)，下入?50.8 mm對(duì)扣撈錨打撈井下?60.3 mm油管打撈扣，上提管柱60～80 kN，即可解封錨定器，完成打撈作業(yè)［1］。

該桿式泵錨定器技術(shù)特點(diǎn)：?jiǎn)蜗蚩ㄍ咤^定，有利于后期解封；丟手結(jié)構(gòu)采用拖帶釋放結(jié)構(gòu)，丟手壓差穩(wěn)定；丟手后，坐封機(jī)構(gòu)起出，簡(jiǎn)化了留井管柱的復(fù)雜程度［2］。

圖1　小套管井桿式泵錨定器結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 小套管井桿式泵

小套管井桿式泵結(jié)構(gòu)如圖2所示。利用空心桿將該工具下至錨定器限位后，下壓管柱10～20 kN，通過(guò)下部鎖爪錨定機(jī)構(gòu)與錨定器鎖緊，從而實(shí)現(xiàn)桿式泵泵筒的錨定。通過(guò)抽油機(jī)上下提放空心桿與柱塞系統(tǒng)，即可實(shí)現(xiàn)小套管井的抽汲舉升。檢泵時(shí)，上提空心桿3～5 kN，桿式泵泵筒可實(shí)現(xiàn)與錨定器的解鎖，起出抽油管柱即可帶出桿式泵，實(shí)現(xiàn)檢泵作業(yè)［3］。

圖2　小套管井桿式泵結(jié)構(gòu)示意圖

2 　小套管井無(wú)油管防偏磨配套技術(shù)

針對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中空心桿外壁與套管內(nèi)壁發(fā)生偏磨的問(wèn)題，進(jìn)行了空心桿注塑防偏磨配套工藝技術(shù)研究［4］，設(shè)計(jì)加工了空心桿注塑扶正器（圖3），以實(shí)現(xiàn)小套管井延長(zhǎng)生產(chǎn)周期的目的。該扶正器采用熱塑技術(shù)，將扶正器安裝在空心抽油桿體兩頭的位置，防止抽油桿接箍和桿本體的磨損；原材料配方中加入了碳纖維納米材料，使其更具抗磨性；產(chǎn)品的外型設(shè)計(jì)有四個(gè)過(guò)流槽，保證產(chǎn)出液順利通過(guò)；采用獨(dú)特防脫技術(shù)和一次成型工藝，使其在井下與油管較大的摩擦力下不脫落。

與目前現(xiàn)場(chǎng)大量應(yīng)用的接箍式抽油桿扶正器相比，空心桿注塑扶正器有三個(gè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)：避免了扶正器接箍和抽油桿接箍因?yàn)樗媒饘俨馁|(zhì)不同而造成的電化學(xué)腐蝕的產(chǎn)生；節(jié)約了大量成本和費(fèi)用，一是扶正器單個(gè)成本大大降低，二是可以回收再處理應(yīng)用；扶正效果好，在一根空心抽油桿上可以使用1～2個(gè)扶正器，保證了空心抽油桿在井下發(fā)生彎曲時(shí)，扶正點(diǎn)更多、效果更好。

圖3　空心桿注塑扶正器

3　小套管井無(wú)油管采油井口出油裝置

常規(guī)無(wú)油管采油井口出油裝置為空心桿與軟管組成，存在軟管在冬季不能實(shí)現(xiàn)保溫、易被破壞的弊端。通過(guò)研究，將常規(guī)無(wú)油管采油井口的出油裝置進(jìn)行改進(jìn)，結(jié)構(gòu)如圖4所示，主要由實(shí)心光桿、井口密封泵泵筒、井口密封泵柱塞、空心抽油桿等部分組成。

工作時(shí)，井口密封泵泵筒連接在井口油管懸掛器上，井口密封泵柱塞上端與井口實(shí)心光桿連接，下端與空心抽油桿連接。空心抽油桿油流經(jīng)過(guò)井口密封泵柱塞內(nèi)孔后，經(jīng)柱塞上端出油分流部分流至泵筒與光桿的環(huán)形空間，實(shí)現(xiàn)常規(guī)井口出油。該出油裝置技術(shù)總長(zhǎng)8.5 m，剛體最大外徑?82 mm。

圖4　無(wú)油管采油井口出油裝置示意圖

4　無(wú)油管舉升工藝管柱設(shè)計(jì)

根據(jù)以上研究，設(shè)計(jì)了空心桿無(wú)油管舉升工藝管柱（圖5），主要由井口出油裝置、空心桿、桿式泵、桿式泵錨定器組成［5］。利用?60.3 mm油管將桿式泵錨定器下至設(shè)計(jì)位置，油管內(nèi)打液壓，實(shí)現(xiàn)桿式泵錨定器的坐封與丟手，丟手后起出油管。利用空心抽油桿將桿式泵下至錨定器位置限位，同時(shí)實(shí)現(xiàn)桿式泵泵筒與錨定器的鎖緊，調(diào)整好防沖距后，連接井口出油裝置，試抽投產(chǎn)。

圖5　空心桿無(wú)油管舉升管柱

該舉升管柱沒(méi)有油管系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合于小套管井舉升；井口出油裝置實(shí)現(xiàn)了常規(guī)井口出油的要求；抽油泵錨定裝置設(shè)計(jì)為液壓?jiǎn)蜗蝈^定方式，提高可靠性。工藝管柱的技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 　小套管無(wú)油管舉升技術(shù)參數(shù)

5　現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

為檢驗(yàn)小套管無(wú)油管采油技術(shù)的適用性能，以及各種配套井下工具使用的可靠程度，在大量室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。利用?60.3 mm油管下入?101.6 mm錨定器至設(shè)計(jì)位置765.97 m，油管內(nèi)打壓坐封錨定器并丟手，起出丟手管柱。然后下入無(wú)油管舉升管柱至錨定器，下放管柱使小套管井桿式泵下部的錨定鎖爪與錨定器鎖緊，調(diào)防沖距0.6 m，安裝井口出油裝置和井口，連接抽油機(jī)試抽合格，開(kāi)井生產(chǎn)。

示例井LPP40-1井套管內(nèi)徑?88.3 mm，試驗(yàn)前后的數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表2。試驗(yàn)前采用?44 mm小套泵，日產(chǎn)液31.9 t/d，日產(chǎn)油0.8 t/d，含水率98%，泵效61.7%。桿管偏磨嚴(yán)重，年維護(hù)作業(yè)3次。作業(yè)后采用?56 mm桿式泵配套注塑空心桿進(jìn)行無(wú)油管舉升，日產(chǎn)液35.3 t/d，日產(chǎn)油1.8 t/d，含水率88%，泵效87.5%。

表2　LPP40-1井實(shí)施無(wú)油管舉升前后的示功圖數(shù)據(jù)對(duì)比

6　結(jié)論

（1）研究與試驗(yàn)成功了小套管井無(wú)油管舉升技術(shù)，滿(mǎn)足了小套管井現(xiàn)場(chǎng)提液、防偏磨的需要。

（2）桿式泵錨定器采用單向卡瓦錨定，丟手采用拖帶釋放結(jié)構(gòu)，錨定釋放作業(yè)簡(jiǎn)單、可靠性強(qiáng)。

（3）空心桿注塑防偏磨技術(shù)采用獨(dú)特防脫技術(shù)和一次成型注塑工藝，解決了以前常規(guī)扶正塊易碎、易脫落的問(wèn)題，防偏磨效果好。

（4）在靠近井口位置使用密封泵，井下產(chǎn)液由空心桿轉(zhuǎn)向油管，井口流程采用常規(guī)油管出油采油樹(shù)規(guī)范，消除了無(wú)油管采油井口出油系統(tǒng)軟管在冬季不能實(shí)現(xiàn)保溫、易被破壞的弊端。

［1］萬(wàn)仁溥，羅英俊.采油技術(shù)手冊(cè)（第四分冊(cè)）：機(jī)械采油技術(shù)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1993.

［2］費(fèi)秀英.連續(xù)空心桿舉升性能及連接結(jié)構(gòu)分析［J］.油氣田地面工程，2013，32(7)：26-27.

［3］劉聯(lián)東，張玉田.無(wú)油管采油系統(tǒng)的研究及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，1996，18（2）:70-74.

［4］范鳳英.無(wú)油管采油技術(shù)防止油井偏磨的機(jī)理淺析［J］.石油鉆探技術(shù)，2002，30（3）:58-59.

［5］孟永，古光明，李蓉，等.小井眼連續(xù)空心桿無(wú)油管舉升工藝管柱的研制［J］.石油機(jī)械，2011，39（5）:67-69.

（修改稿收到日期2015-02-28）

〔編輯李春燕〕

Research and application of tubeless oil production technology for small cased wells

DONG Yuanjun1, ZHENG Zhenxing1, MENG Fanjing1, GU Guangming2, SUN Yuanping1
（1. Linpan Oil Production Plant, Shengli Oilfield Company, SINOPEC, Linyi 251500,China; 2. Research Institute of Oil Production Technology, Shengli Oilfield Company, SINOPEC, Dongying 257000,China）

In recent years, the small cased wells with inner diameter less than ?101.6 mm have become more popular in Linpan Oil Production Plant and have become an important part of crude oil production. But due to restriction by inner diameter of casing, the pump diameter is small and the clearance between pipe and the rod is small, which cause difficulties in liquid extraction and eccentric wear of rod-pipe. A technical concept of tubeless lift in small cased wells is presented, with completion of tubeless rod pump anchoring technology, anti-eccentric technique for hollow rod by injection molding, tubeless wellhead oil production system with lifting tools. Thus, a set of complete practical tubing-free lift technique for small cased wells is formed. The site tests show that this technique satisfies the requirements of liquid extraction and anti-eccentric wear in small cased wells, effectively reduces the production costs and is a technically reliable. It is easy to use and its cost is low, which has great significance to the efficient development of small cased wells.

small cased well; tubeless oil production; hollow rod; anti-eccentric wear

TE355.9

B

1000 – 7393（ 2015 ） 02 – 0111 – 03

10.13639/j.odpt.2015.02.029

董元軍，1971年生。1995年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院油藏工程專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)主要從事油田開(kāi)發(fā)方面的研究與管理工作，高級(jí)工程師。電話(huà)：0534-8863156。E-mail: dongyuanjun.slyt@sinopec.com。

引用格式：董元軍，鄭振興，孟凡晶，等.小套管井無(wú)油管采油技術(shù)的研究與應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2015，37（2）：111-113.