《提高抽油机井双效技术应用》

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2005年以来由于受地面环境(二连牧区、城镇、果园、鱼塘、工厂等)的限制,华北油田开始实施定向井技术,年增定向井300余口,尤其2010年以来每年新增定向井330余口,占新钻井数的80%以上。定向井技术的应用减少了钻井征地、缓解了地面环境限制与钻井井位规划的矛盾。但井眼轨迹的复杂化给后期举升采油带来了极大的、具有挑战性的难题。是给定向井的轨迹设计技术提出了新的要求;是定向井抽油机井举升采油,由于井眼轨迹在三维空间上的变化,抽油杆柱的受力、弯曲变形更加复杂,导致系统能耗增加,系统能效降低;随着含水率、产出液性质的变化,泵挂深度的增加,使偏磨现象日趋严重,频繁作业井不断增加,降低了油井生产时效;增加了修井工作量和管杆更换成本,给油田开发造成巨大的浪费和严重的经济损失。针对上述问题,项目组开展了“提高抽油机井双效技术应用”的技术攻关和规模应用,针对所面临的定向井有效举升实际需求,通过对定向井举升核心防磨设计思路的探讨,从偏磨产生的机理、磨损程度、影响因素分析入手,找出了改善杆管间受力及降低偏磨程度的基本技术对策。该项目一是创新建立了以“逆向工程”设计方法为理论基础的“采完钻一体化”的设计技术:通过采油工程提出技术需求,以满足最佳产量和最低能耗为原则优选钻井井眼轨迹和完井工艺,编制了定向井井眼轨迹评价软件,应用系统参数敏感性分析方法编制了抽汲参数仿真优化设计软件,实现提高抽油机井系统效率、延长油井检泵周期、节能降耗的目的。完善和拓展了抽油机井杆管防偏磨理论的内涵和设计手段,通过在普通油管内嵌入超高分子量聚乙烯内衬材料整体密封油管内壁,显著地减缓了抽油杆与油管内壁磨损导致的设备失效,应用三维动态仿真技术开发了内衬管长度、段数、安装位置优化设计软件,实现了大幅度延长检泵周期、减少油井维护成本的目的。发明了以参数敏感性分析为理论依据的设计方法,包含了定向井井眼轨迹优选、内衬管优化设计和抽油机井举升参数仿真优化设计模块,形成了完全的(B/S)网络化运行方式系统软件,实现了资源、信息共享,形成了油井全生命周期的技术经济管理模式。该项目2010年开始试验应用,不断完善设计方法、技术体系、管理和运行模式,在二连公司、第四采油厂完成定向井设计457口,全部应用轨迹评价软件进行轨迹优选。实施井泵效由实施前的35.3%提高到实施后的38.9%。3年来共应用防腐耐磨内衬油管323口井,应用后同参数井对比,系统效率提高了3个百分点,日耗电下降了36.54kW.h,措施应用井的平均检泵周期延长了254天。通过以上3项创新技术的集成应用,形成了“井眼轨迹优化、内衬油管防偏磨、提高系统能效和生产时效”等系列重大科技成果--提高抽油机井双效技术应用的系统工程。在该课题的研究应用过程中,申报专利5项,已授权3项;申报软件著作权4项,已授权2项;编制行业标准1项,企业标准4项;发表重要学术论文8篇。

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