張建(中石油遼河油田分公司鉆采工藝研究院, 遼寧 盤錦 124010)
定時開啟注聚井井下取樣器的研制及應用
張建(中石油遼河油田分公司鉆采工藝研究院, 遼寧 盤錦 124010)
文章敘述了一種注聚合物用井下取樣裝置的應用范圍、結構原理、管柱結構、操作及應用實施情況。本文對提高注聚合物過程中的取樣精度有一定幫助。
注聚合物;井下取樣器;定時開啟;研制及應用
在油田開發后期,油田主體已進入高含水、高采出程度的“雙高”開發階段,水驅效果會越來越差。而三次采油提高采收率技術研究表明,聚合物驅是一種大幅度提高原油采收率的技術。但在注入過程中聚合物會受到剪切作用以及井下溫度、地層水礦化度等井下條件的影響,導致注入目的層的實際流體粘度等參數達不到地質要求。為保證注入液體粘度,需對注入井下的聚合物進行取樣分析。因此,取樣結果是對地層中注聚情況最直接的反應。
而目前的注聚井井下取樣器采用替代式取樣方法,即取樣器在下井過程中取樣器一直保持開啟狀態,完成取樣后關閉取樣器。但由于聚合物粘度較大,替代過程中會導致聚合物、臟物滯留在樣品收集桶中,使得所取樣品與指定取樣位置的實際流體的粘度等參數有很大誤差,影響聚驅效果的評價。
針對這種現狀,文章介紹了一種可用于注聚合物井的具有定時開啟功能的井下取樣器(下文均簡稱為取樣器)。取樣器下入過程中保持封閉狀態,到達指定取樣位置后開啟取樣器,完成取樣后再關閉取樣器。解決了原有注聚井井下取樣器在下井替代過程中因滯留的聚合物、臟物污染樣品的難題提高取樣準確率,確保了注聚合物的效果,提高了采收率。
取樣器使用油管或連續油管下入,可用于在注聚管柱內或空井筒中進行取樣,以便于隨時監控井內聚合物的粘度。(圖1)
(1)結構組成。取樣器是由上接頭、中心管、液缸、扶正體、扶正塊、板簧、調節環、滑環、滑環銷釘、樣品收集桶10個零件組成。(圖2)
(2)工作原理。取樣器下入時滑環銷釘在中心管的短軌上死點,中心管的取樣孔與液缸上的孔不連通,液體無法進入中心管與樣品收集桶,取樣器保持封閉狀態。當下入到指定取樣位置后,上提管柱,由于扶正塊與管壁產生的摩擦,致使液缸與扶正體不動,而滑環銷釘在中心管軌跡中行至下死點。再下放管柱,滑環銷釘進入長軌,取樣器完成換軌動作,液缸上的孔與中心管取樣孔連通,取樣器處于開啟狀態,指定取樣位置的流體從液缸上的孔進入,通過中心管上的取樣孔流入樣品收集桶,完成取樣。完成取樣后,再次上提下放管柱,滑環銷釘進入短軌,取樣口與液缸上的孔不連通,上提油管或連續油管,取樣器在上提過程中保持關閉狀態,提出取樣器,卸下樣品收集筒,完成取樣。
(3)裝配步驟。卡緊中心管,依次將扶正體、液缸從左側套入,將扶正塊、板簧裝入扶正體槽中,將液缸與扶正體連接至螺紋盡頭,將滑環從右側套入中心管,裝入滑環銷釘。將調節環由中心管右側套入,與扶正體連接,調節螺紋,保證滑環銷釘自由滑動。分別擰緊中心管與上接頭、樣品收集桶的油管扣,完成裝配。
(1)滑環銷釘設計計算

式(1)~(3)中:F為滑環銷釘承受剪切力,N; τ為銷釘材質剪
切強度,MPa;S1為剪切銷釘橫截面積,mm2;d為剪切銷
釘直徑,mm。
本設計銷釘的工作條件為:滑環銷釘剪切力:6kN;銷釘個數:2;材料剪切強度:350MPa;設計銷釘直徑:7mm。

設計滑環銷釘不能夠被剪斷。
(2)板簧受力模擬仿真結果(圖3)
由仿真結果可知,板簧符合設計要求。

圖1

圖2

圖3
張建(1988-),男,遼寧臺安人,助理工程師,本科 ,主要從事機械設計工作。