X11井螺杆泵强排水工艺技术研究与应用.pdf

2 0 1 3 焦 第7 卷 第 2 期 天 然 气 技 术 与 经 济 Na t u r a l Ga s T e c h n o l o g y a n d Ec o n o my Vo 1 7， No 2 Ap r 201 3 d o i ：1 0 3 9 6 9 j i s s n 2 0 9 51 1 3 2 2 0 1 3 0 2 0 0 6 X1 1 井螺杆泵强排水工艺技术研究与应用 陈家晓 车常飞 刘明哲 蔡道钢 ( 1 中国石油西南油气田公司采气工艺研究院，四川广汉6 1 8 3 0 0 ； 2 中国石油西南油气田公司重庆气矿长寿运销部 ，重庆长寿4 0 1 2 2 0 ) 摘要 目前螺杆泵在 国内主要应用于油井，气水井应用较 少，其定子橡胶难以适用于气水井工况。近年 来，通过开展川渝螺杆泵排水采气工艺现场试验，优选出了适用于川渝气水物性参数的螺杆泵，并在川渝气田x1 l 井成功应 用，该 井实施螺杆泵强排水后 ，成功 复产 ，日均排 水量达 1 4 0 m ，日均增产天然气 l x l 0 m ，标 志着一种 新的强排水方式的出现，这将成为川渝气田治水采气新的有效手段之一。 关键词强排水螺杆泵排水采气 中图分类号 ：T E 3 文献标识码 ：B 文章编号：2 0 9 5 一 l 1 3 2 ( 2 0 1 3 J 0 2 0 0 2 2 0 3 0 引言 目前 随着气 田的开发 ，地层能量衰竭 ，大批 出 水井 已不能 自喷生产 ，气井大量产水 ，严重影响了 气井的正常生产，甚至水淹停产。因此必须借助螺 杆泵工艺措施，强助排方能维持生产。螺杆泵强排 水的成功应用 ，为川渝气田开拓了一种新的强排水 手段 ，拓宽了排水采气工艺的范围 。 l 螺杆泵排水采气工艺技术 螺杆泵是利用螺杆的旋转来吸排液体的，由于 各 螺杆 的相 互 啮合 以及 螺杆 与衬筒 内壁 的紧密 配 合 ，在泵的吸人口和排出口之间就会被分隔成一个 或多个密封空间。随着螺杆 的转动和啮合 ，这些密 封空 间在泵的吸人端不断形成 ，将 吸人室 中的液体 封入其中并 自吸人室，沿螺杆轴向连续地推移至排 出端 ，将封闭在各空间中的液体不断排出，这种封 闭腔 的不断形成 、运移 、消失起到了泵送液体 的作 用 一 。 螺杆泵排水 系统结构主要 由地面驱动装置和井 下螺杆泵两部分组成 ( 图 1 ) 。地面驱动装置将井 口动 力通过抽油杆的旋转运动传递到井下驱动螺杆泵工 作。地面驱动装置由电控箱 、防爆电动机 、皮带 轮 、锥齿轮箱 、机架 、光杆密封装置和大四通组 成 ，电控箱将 电源输入 防爆 电动机 ，通过皮带 轮 、 锥齿轮箱后将旋转动力传给抽油杆 和转子 ，将井 下 液体举升到地面。井下部分主要由抽油杆 、接头、 转子、导向头和油管、接箍、定子 、尾管等组成， 为 了防止油管 、定子脱扣 ，在尾管下部装有 固定锚 或封隔器。其中井下泵由转子和定子组成 ，转子是 螺杆泵中唯一的运动部件，它是由高强度钢经精加 工而成 ，定子用高弹性合成橡胶制作而成，根据流 体性质选用不同类型橡胶 。 图1 螺杆泵的组成图 收稿 日期 ：2 0 1 20 50 2 修订 日期 ：2 0 1 3 0 30 7 作者简介：陈家晓( 1 9 7 8一) ，T 程帅，从事汕气减开发攻油气喊T 研究T作 E - m a i l ： t k y 9 9 1 2 6 22N a t u r a l G a s T e c h n o l o g y a n d E c o n o my 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 总第3 8 期 天然气技术与经济- 天然气开发 2 0 1 3 焦 2 现场应用 2 1 气井概况 x1 1 井位 于新市构造 高点 偏东 ，1 9 7 7 年 3 月 2 2 日钻至p lm ： 层 中测时 ，1 7 7 8 m m油层套管变形 ，油 管被卡。在处理事故过程 中，油管扭断，套管破 裂 ，被迫完钻 ，完钻层位 p l m： ，井深 3 8 8 8 7 3 m，井 下落鱼长度 l 0 5 2 2 7 m，鱼顶井深 2 7 9 0 3 0 m。1 9 9 5 年 7 月投产 ，初期产气量为 31 0 4 m d ，产水 量为 6 57 0 m d 。 2 0 0 3年 8月 至 2 0 0 6年 1 1 月 长期 关 井，关井前在套压 1 2 8 3 M P a 、油压3 4 4 M P a 下，产 气量为2 51 0 4 m d ，产水量为1 4 7 m d 。2 0 0 6 年 1 2 月重新生产，产气量为( 3 4 ) 1 0 m 。 d ， 产水量 为 2 0 0 m d 左 右。2 0 0 8 年 1 月继续关井 ，关井前 日 产水量达到2 5 0 m ，关井套压 1 2 8 M P a ，油压 1 2 0 M P a 。为了继续开发动用该井天然气储量，2 0 1 0 年2 月对 X 1 l 井修井 ，开展螺杆泵强排水新工艺技术。 Xl 1 井井身结构及工艺管串图如图2 所示。 套 管程 序 ( 0 4 7 9 9 m ) 内径01 5 2 5 m m ( 4 7 9 9 5 7 1 4 6 m) 内径01 5 9 4 l m m 油 管挂 油 管变径接 头 8 8 9 m 劬口 厚 油管公 扣 l 1 4 3 m m 油管 3 S B 公扣 抽 油杆扶 正器 内径2 8 7 m m 外径 u2 O m 33 9 7 mmX 50 67 m 0 4 5 0 9 m m 5 t 2 9 m 油 管01 I 4 3 m m 8 8 5 6 m L l 5 0 7 6 3 m N K A C S O 3 S B 扣 型 抽 油杆接 箍 0 6 0 3 m m L 1 3 3 m m 抽 油秆外 径 0 2 8 6 m in xL 1 5 0 7 6 3 m m 变 径接箍1 2 7 m m 套管公 扣Xl 1 4 L 3 m m 油管3 S B 公 扣 定子提 升短节 0 1 2 7 m m 套管短节 转 子L 9 0 1 0 m m X齿 顶距 为 7 8 m m X 2 8 6 m m 抽 油杆螺纹 定于长8 3 6 0 m m 外径1 3 8 m m 0 1 2 7 m m 平 时套管 螺纹 限位短节1 2 7呻 套管 公扣 8 8 9 m m加公 油 管锚定 器 6 2 m m 平式 油管扣 2 2 工艺设计及设备选型 根据X 1 1 井井况条件 ，计算其工艺参数( 表 1 ) ， 利用节点系统分析方法和 p c p u m p软件 ，优化螺杆 泵排水 采气工艺设计 ；开展螺杆泵井下及井 口配套 工具的研究和选 型 ，满足螺杆泵排水采气工艺技术 现场试验的需要。 3 试运行及效果分析 3 1 运行概况 对 X 1 1 井进行了螺杆泵施工作业 ，成功下入螺 杆泵工艺管串，泵挂深度为1 5 2 3 2 4 m。X 1 1 井实施 螺杆泵工艺措施前 ，该井无法生产 ，长期关井 ，实 施螺杆泵工艺措施后使得该井成功复产。2 0 1 1 年 1 1 月 5日1 2 ：O 0 启动螺杆泵 ，运行频率为 2 5 Hz ，转速 为 1 0 0 r p m，2 0 1 1 年 1 1 月 1 8 日0 2 ：2 0 开始产气 ，截 至2 0 1 1 年 1 1 月2 8 日2 2 点，运行了2 3 d ，累计产水量 为2 7 4 7 m ，累计增产天然气 l 0 8 3 X 1 0 4 m ，日 排水量 最大达到1 9 7 m ，日 增产气量最大达到3 1 1 0 4m 。 ，平 均产水量为 1 2 0 m。 d ，平 均产气量为 1 1 0 n l d ， 工况较为稳定，表明螺杆泵排水采气在该井取得了 较好的试验效果，标志着川渝气田螺杆泵强排水取 得了初步成功( 图3 ) 。 日期 图3 X1 1 井螺杆泵工艺实施后排水采气曲线图 厚 油 管 内 。 。 。 3 2 生产阶段效果分析 0 2 4 4 5 m m l B B O 6 31 1 2 mm1 8 82 2 4 m 气 水分 离器 外 加厚油 管内径 6 2 m m L g 5 5 5 死 堵 射 孔段2 3 1 0 2 3 2 0 m 2 3 2 8 2 3 5 6 人 工井底 2 4 3 4 3 1 m 图2 X1 1 井井身结构及工艺管串图 1 )抽 纯水 阶段 。该 阶段螺杆泵运行 频率为 2 5 H z ，平均运行功率为 1 4 9 k w，平均运行电流为5 3 1 A，平均 运行 电压 为 1 9 9 V。期 间 累计 运行 时 间为 1 0 2 h ，螺杆 泵运行 参数稳定 ，运行 功率稳 定在 1 5 k W左 右 ，套压上升缓慢 ，累计排水量为4 6 7 I l l ，平 均排水量为 1 1 0 m d 。因此该阶段以抽纯水为主， 主要作用是快速降低井底流压 ，排除井筒和近井地 带的水。 2 )参数波动阶段。由于螺杆泵里开始混人部分 气体，螺杆泵运行参数开始波动，排污口能闻到硫 天然气技术与经济 23 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第7 卷 陈家晓，等：X1 1 井螺杆泵强排水工艺技术研究与应用 第2 期 化氢的味道。该阶段螺杆泵运行频率为2 7 5 H z ，由 于气体的影响，螺杆泵运行功率、运行 电流 、运行电 压开始出现波动，运行功率为1 3 1 1 5 9 k W，运行 电流为4 6 3 5 5 8 A，运行 电压为2 0 1 2 2 9 V。期 间 累计运行时间为2 0 9 h ，套压上升5 4 M P a ，累计排水 量为8 8 5 m ，平均排水量为1 0 1 m d 。该阶段排出 地层水较脏，含大量铅油等杂质，经分析认为是由 于压井及修井作业过程中造成井筒附近地层污染 ， 在近井带附近可能会形成很多沉淀物质，使得地层 堵塞，渗流阻力增大 ，造成地层暂时供液不足，产 水有所下降；另外地层水流人到井筒的同时气体也 逐步渗流到近井地带 ，螺杆泵运行时，经分离器未 完成分离的气体随着地层水进入螺杆泵内，造成螺 杆泵运行参数的波动。该阶段螺杆泵 以2 7 5 H z 运 行 ，参数出现波动，平均排水量为 1 0 1 m d 。 3 )气水同产 阶段 。由于螺杆泵排 出井底积液 ， 套压逐步上升，当上升到5 4 M P a 时，开始倒流程生 产 ，该阶段为气水同产阶段，螺杆泵运行油管排水 ， 套管开井生产。螺杆泵运行频率为2 7 5 H z ，运行功率 为 8 1 1 6 1 k W，运行电流为3 7 5 5 1 5 A，运行 电压 为 1 5 9 2 0 8 V。期间累计运行时间为 2 4 3 h ，累计排水 量为 1 3 9 5 m。 ，平均排水量为 1 4 0 m d ，累计增产气 量 1 0 8 3 1 0 4 m ，平均增产气量 1 0 6 91 0 4 m d ，螺 杆泵排水采气初见成效。该阶段由于产气量增加，油 管中混气增多 ，气体发挥一定举升作用，螺杆泵排 水略有上升。在此期间 ，螺杆泵 以2 7 5 H z 运行 ，平 均 排 水 量 为 1 4 0 m d ，平 均 增 产 气 量 为 1 0 6 9 1 0 m d 。 4 结论与建议 1 )X 1 1 井进行螺杆泵强排水工艺试验取得了较 好效果 ，表明在川渝气水井实施螺杆泵强排水工艺 技术是可行的。 2 )X1 1 井实施螺杆泵强排水后 ，使得该井成功复 产，日 均排水量为1 4 0 m ，日均增产天然气 1 1 0 m 。 3 )为确保螺杆泵强排水效果 ，施工前根据气井 压力 、产量等参数优化螺杆泵参数十分必要。 4 )螺杆泵强排水试验取得的成功 ，为川渝气水 井提供了一种新的可适用的强排水工艺选择。 参考文献 1 张霞 ，任志臣，陈洪维，等螺杆泵采油工艺技术现状 J 油气田地面工程 ，2 0 0 7 ，2 6 ( 9 ) ：1 8 2 1 2 冯小红，白璐，夏民利，等 螺杆泵排水采气工艺技术 探索 J 钻采工艺，2 0 0 6 ，2 9 ( 5 ) ：6 4 6 6 3 黎彬 ，李拥军，廖开贵 ，等螺杆泵排水采气在川渝某 气田的应用 J 钻采工艺 ，2 0 0 8 ，3 1 ( 4 ) ：1 2 8 1 2 9 4 黄琦，黄艳 ，钟晓瑜 ，等螺杆泵技术在J l I 渝油气田的 适应性研究 J 钻采工艺 ，2 0 0 9 ，3 2 ( 6 ) ：4 9 5 1 ( 编辑：李臻) 环保部拟用战略环评优化西部产业布局 作为经济后发地 区，贵 州、云南、甘肃、青海、新疆等5 个西部省 自治区的国土面积 占了全国的 3 5 5 。但只为全国贡献了5 7 的G D P 。在专家看来，这些地区是未来我国全面建成小康社会需要经济突围 的攻坚地区。由于其特殊的地理位置，这些资源丰富的地区不能再走9 7 , 资源环境换取G D P 的发展模式。清华 大学校长陈吉宁领衔完成的西部 5 省 区重点行业发展战略环评报告获得环保部的通过 。该报告明晰 了未来西 部 5 省区产业环境政策，被业界认为是未来西部 5 省 区的产业环保风向标。 ( 资料来源 ： 中国石油网 ) 2 4N a t u r a l G a s T e c h n o l o g y a n d E c o n o m y 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m