海洋人工举升工艺技术综述 - 图文

海洋人工举升工艺技术综述

第一节、概述

海上采用的人工举升技术主要包括：电潜泵技术、螺杆泵技术、水力喷射泵技术、气举技术等。下面针对海上油田主要举升工艺，简要介绍如下。 一、 电动潜油离心泵采油技术

电动潜油离心泵，简称电潜泵，是用油管把离心泵和电动机下入井中，把油举升到地面的采油设备。目前，采用电潜泵举或的油井占海上油气井总数的88%。电潜泵是海上主要的人工举升方式。

电潜泵采油系统主要由井下部分、地面部分组成。井下部分由多级离心泵、分离器、保护器、潜油电动机以及动力电缆和引接电缆组成；地面部分包括电潜泵控制柜、变压器、变频器等。

潜油电动机为电泵提供动力，一般使用三相鼠笼式感应电动机，工作原理与其他感应电动机一样。潜油电动机主要由定子、转子、止推轴承及特殊的油循环系统组成。为了保证电动机在较高温度的井下长期运行，电动机内充满了特殊的冷却润滑油，并设有专门的油路循环系统。

保护器的主要作用是防止井液进入电动机，避免短路。 多级离心泵具有外径小（85.5-102mm）、级数多（可达400级）的特点，它的每一级由旋转的叶轮和固定的导壳组成。当叶轮旋转时，在离心力和沿着叶轮圆周切线方向力的共同作用下，使液体产生旋转运动，液体的压能增加，液体经过导壳的流道而被引向下一级叶轮，使液体的压能进一步增加，逐级叠加后，就得到了总压头。

多级离心泵的另一特点是是轴向卸载、径向扶正。由于叶轮的两侧压力不平衡，因而叶轮将产生向推力。为了减小轴向力，各级叶轮上、下均装有止推垫，叶轮压在导壳的止推套上，轴向力通过导壳传递到泵壳体上去。多级离心泵装有启动单流阀和卸油溢流阀，为了防止气体对泵工作的影响，泵的入口处装有特殊的油、气分离装置。

电泵电缆包括动力电缆和引接电缆。动力电费将地面电能传送至井下，从外形上看，有圆电缆和扁电缆两种，由导体、绝缘层、防护钢铠组成；引接电缆用于连接动力电缆和潜油电动机。 二、 螺杆泵采油技术

20世纪20年代中期，法国人勒内莫依诺发明了螺杆泵。20世纪30年代初期，螺杆泵被用作石油工业中的人工举升设备。从20世纪90年代中期，螺杆泵采油系统得到广泛应用。

螺杆泵是一种容积泵，它由两个相互啮合的螺旋组成，即常说的转子和定子。定子是螺杆泵的一个关键部件，并直接影响到井下机组寿命。定子制造质量越高，井下机组寿命就越长。螺杆泵的适应黏度范围为0-2000mPa·s，含砂小于5%，适应环境温度低于120℃。近年来随着高黏度原油的开采和三次采油的发展，螺杆泵采油得到了较大规模的应用。 三、 气举采油技术

当油层能量不足以维持油井自喷时，为使油井继续出油，人为地将天然气压入井底，与油层产出流体在井筒中混合，利用气体的膨胀使井筒中的混合液密度

降低，使原油喷出地面，这种采油方法称为气举采油法。

气举按注气方式可分为连续气举和间歇气举。按下入井中的管柱数量，气举可分为单管气举和多管气举。 四、 水力喷射泵采油

水力喷射泵（又称射流泵）采油是常用的机采方式之一，其不仅在油井采油中应用广泛，而且还用于陆上及海上探井试油、油井排酸及气井排液等。

射流泵的主要工作元件是喷嘴、喉管（又称混合室）和扩散管等。高压动力液由油管进入射流泵，经过喷嘴喷出的动力液吸入喉管。在喉管中，动力液和地层液充分混合后进入扩散管，然后经泵出口进入油套环形空间，从而被举升到地面。射流泵的工作原理是基于能量守恒原理。高压动力液通过喷嘴将其势能转换成高速动力液流的动能。此高速液流具有低的压力，允许井筒内地层流体进入喉管。在喉管内高速动力液与井筒地层液充分混合，并将其动力传递给地层液，使地层液流速增加。到扩散管后，随着流动面积的逐渐增大，混合液流速减小；混合液的动能转换成静压头，此时混合液中的压力足以将其举升到地面。

近些年，海上油气田人工举升工艺取得了许多新技术成果，下面就其中一些重要的技术做一些介绍。

第二节、一些新的举升技术

单井双泵举升技术

为了降低电泵井修井频次，延长单井电泵运转周期，降低油田操作成本，海上油田开发了单井双泵技术： 一、 双泵结构：如图1

图1 油井单泵与双泵生产的示意图

与单泵机组工艺相比，双泵生产系统的复杂性：

1、管柱中增加一个Y接头，用以悬挂另一套电泵机组 2、多一套电泵系统，一般先运转下部电泵机组

3、改造两个位置的双电缆密封穿透装置，包括采油树双电缆穿透装置和过电缆封隔器密封穿透装置。

4、应用双电缆卡子、卡箍工具。 5、研究配套的生产堵塞器。 6、研究配套的测试技术。

作业流程：油井正常生产时，需要先启动下部机组进行生产，投入下部机组的堵塞器，实现下部机组的生产，等到下部机组工作一定时间需要检泵时，将其断电停泵，接着投入上部机组的堵塞器，启动上部机组进行生产，直到上部机组也运行到需要检泵状态，再将整个生产管柱提出地面进行检泵作业。 二、设备改造

1、井口改造 使用双泵生产需要两条独立的动力电缆供电，现有的采油树由于只能允许一条电缆通过，因此必须对现有的采油树进行改造，如图2。

图2 电缆密封安装示意图

图3 采油树的整体改造图（单位:mm）

2、过电缆封隔器改造 现有的过电缆封隔器的横截面（图4）上共有三个孔，分别为：1为排气通道，接放气阀；2为电缆穿越通道，接电缆密封；3为主通道，接油管。

图4 过电缆封隔器的横截面示意图

由于通道2的尺寸空间限制，不能穿越两条电缆，因此设计了如图5所示的三通工具，该工具与过电缆封隔器配合，实现两条电缆穿越过电缆封隔器。三通工具实现原理如下：一根电缆经由过电缆封隔器的通道2穿越，另外一根电缆经由通道1然后经由三通的接口4，最后经接口5穿出，穿出前接口5处有橡胶垫实现电缆的密封，而原接在接口1处的放气阀改接在接口6处。

图5 三通工具

三、现场应用

在完成陆地试验具备海上试验条件的情况下，在BZ34-2/4油田P4、P8井进行了现场试验，双电泵采油生产管柱在工艺上都取得了成功。

同井注采技术

针对目标井油藏地质特点和目标井开发生产要求，通过研制适宜的工艺管柱及配套的井下工具，实现目标井多功能，如在同一井筒中实现同井注气采油、注水采水、采油注水等，使原井的单一注入或单一采出功能多样化。 1、同井单管采水注水技术方案 图6

图6 同井采水注水管柱示意图及标记说明：A——注水流向；B——采水流向；C——采水层系；D——注水层系；1——大直径油管；2——电缆；3——活动接头；4——电泵机组；5——大通径钢管；6——转换分流装置；7——大通径插入密封；8——定位封隔器；9——小直径油管；10——插入密封；11——分层封隔器

工艺原理：在目标井的油、水层段下入分层封隔器进行油、水分层，要注水