浅析水力泵排液技术在大庆油田水平井试油中的应用

浅析水力泵排液技术在大庆油田水平井试油中的应用

孙松骐

关键词:大庆油田；水力泵；举升；水平井；小直径

０引言

随着大庆油田勘探开发进程的不断深入，为了提高油田开发效果，水平井试油逐年增多。水平井试油主要存在以下两方面的问题：一是由于斜度大、井底位移长，给封隔器的坐封带来困难，采用机械坐封方式无法实施；二是对排液工具的外径、长短提出了较高要求。对于探评井为了取准、求全测试资料，如果仅把测试工具放在直井或斜井段，则难以满足准确求取水平井产能要求。A井是一口水平井，前期用螺杆泵求产，由于受井斜的影响，限制了螺杆泵的下深，产能、流压都无法满足资料评价要求。为此，在总结以往水平井施工经验的基础上，本着在安全、可靠、求准产能的原则，首次成功将水力泵举升工艺用在A井上，在特低渗区块资料求取方面取得重大突破，取得了良好的试油效果。该工艺的成功实施为以后大庆油田水平井快速、准确求取储层资料提供了新的技术手段。

1水力泵的结构及工作原理

1．1水力泵排液技术特点

水力泵排液是一种以液体传递动力的无杆泵排液方式，利用了射流学的基本原理，具有结构简单、无运动部件、泵挂深、排量调节范围广、维护方便等特点，并可以通过液力起下泵心，无需作业检泵。

1．2水力泵的结构

水力泵由泵工作筒和泵芯两部分组成。泵芯:泵芯的核心部件是喷嘴、喉管和扩散管。喷嘴:将高压动力液变为高速射流，使喷嘴周围形成压降，地层液被吸入喉管。喉管:将动力液能量传递给产出流体，混合后进入扩散管。扩散管:将混合液压力扩散，流速降低，并将剩余的动能转化为静压力，推动混合液举升至地面。

1．3工作原理

水力泵工作原理。高压动力液通过油管进入喷嘴，在喷嘴出口处产生高速射流形成压降，动力液的压力位能转变为动能。将地层液吸入喉管，在能量交换过程中，动力液的部分动能转变为将井液返至地面的能量。当混合液进入扩散管后，速度逐渐降低，压力升高，动能转变为环空压力位能，使混合液克服环形空间液柱压力和摩擦阻力而返出蒂面。连续从油管将高压动力液注入，地层液就会连续不断地被带至地面，从而达到排液的目的。

2井下管柱结构及地面流程配套

2．1井下管柱结构

井下管柱自上而下依次为:油管挂+油管+水力泵工作筒+托砂皮碗+泵底阀+PT封隔器+防砂筛管+盲接头+压力计托筒。

2．2地面流程配套

配套地面流程包括:地面注入泵、动力液罐、地面管线、高压注液回流分配装置、加热炉。在满足水平井、高产井、稠油井排液求产的同时，实现密闭、环保、自动分离计量，最大限度的提高特殊井试油能力，减少环境污染。地面注入泵性能参数:最高工作压力29MPa，最大排量10m3/h，变频调解泵压排量、防爆、准确计量注入量。动力液罐性能参数:为地面泵注设备提供动力液，当多功能计量罐内动力液不足时，进行动力液补充。当地层产出液通过多功能计量罐分离后，流入地面动力液罐，储存地层产出液。该装置由一个入口及两个出口和一个备用出口构成，首先反排井液，从入口进入后即可看到进入的井液压力，压力在正常值的情况下，井液通过单流阀，从出口流出后进入除砂装置，进行处理，再进入动力液罐进入循使用中，如井液出现入口压力超高至非正常值，安全阀自动开启，此时关闭正常通道，防止高压井液进入其他装置导致设备超压损坏。承压55MPa，通径62mm，进出口连接方式为50．8mm1502由壬，温度指标121～28℃，耐冲击级别瞬间105MPa。

3油气水密闭分离计量罐应用

工作原理:多功能油气水分离计量罐，40m3罐体用隔板分隔为6个仓，前端两仓为沉砂仓，两仓独立，可交替使用实现缓冲、沉砂;中间两仓为油气水混合仓和油仓，实现油、气、水分离;后面两仓为动力液仓和水仓。地层返出液经过沉砂仓缓冲、沉砂后，进入油气水混合仓，根据油、气、水密度差和各区之间堰板的高度差进行分离，分离后返出分别进入油仓和水仓输出并计量，气体通过脱气管线进行分离。优点:①该设备两个沉砂仓可单独使用，也可以同时使用，两仓结构完全相同，均能对介质起到缓冲、沉砂的作用，并且从前面的观察窗(液位计)可观察到下端储水量、中段沉砂量和液位高度，可根据实际情况在停止作业时启动管道泵抽水，打开除砂口出砂。②当输入介质为单相时，可以关掉罐顶上的球阀，打开排放机构，介质便可以直接进入两仓(混合仓、油仓)进行计量;当介质不需要进罐测量时，可关闭进口管线中的阀门，打开旁通阀便可以通过排出口直接排出口。③当返出液温度较低，黏度高，流动性较差时，可通过多功能计量罐输出端的加热管线向罐内输入过热蒸汽以进行加热，提高温度增加流动性，提高油气水分离效果。

4工艺流程

4．1下排液管柱

按施工管柱图配好排液施工管柱，平稳下入，下速＜0．5m/s，下施工管柱时，水力喷射泵工作筒以上管柱必须在地面清洗干净，水力喷射泵泵筒以上油管必须用Φ62mm通径规逐根通过油管，以免使水力喷射泵泵芯投不到位，导致工艺失败。要求下井油管丈量3次，1000m误差小于0．2m，丝扣均匀涂匀密封脂，按规定扭矩上扣。

4．2封隔器坐封与试压

坐封封隔器，坐封完后投球，油管打压15～20MPa憋开滑套，关闭套管闸门，封隔器试压15MPa，15min压降小于0．5MPa，试压合格。

4．3连接地面流程并试压

根据场地条件按设计图连接好地面流程，用水泥车对地面流程试压，要求地面流程高压部分试压25MPa，低压部分试压10MPa，不渗不漏为合格。

4．4排液

正循环洗井至少一周后，投水力喷射泵泵芯排液求产。排液结束后用水泥车反循环洗出泵芯，回放压力计数据，起出管柱结束排液。

5总结和建议

通过水力泵井下工具、地面流程配套及油气水密闭分离计量罐进行水平井压后排液，安全系数高，可以求取地层可采储量，油气水密闭分离计量罐的应用能够对地层产出液进行密闭、自动分离、计量，提高油气水分离效果的同时，最大限度的减少环境污染。目前在水力泵施工参数选择上，针对不同产量的井况，喷嘴和喉管的匹配还不能实现最优化，下步应分析以往施工井喷嘴、喉管选用及压力、产量等数据，总结经验，进行喷嘴、喉管最优化匹配。

（１）建议加强对压裂后的裂缝监测，清楚人工裂缝的几何形状和方位，正确评价增产效果。

（２）水力压裂能够对吉林油田挖潜油层进行改造，达到增产效果，有很高的成功率。

（３）端部脱砂试验应继续开展，使压裂增产效果有所提高。

参考文献

[1]贾进，成品油管道运输的发展趋势综合运输,2010

[2]李春光，我国油管道地面工程的现状及发展思路当代石油石化,2009