连续抽油杆采油技术及其应用

连续抽油杆采油技术及其应用

摘 要本文论述了国内外连续抽油杆的应用情况,介绍了连续抽油杆主要技术性能,通过对连续抽油杆技术原理及现场应用情况的介绍对比,说明连续抽油杆采油技术是目前油田小泵深抽及防偏磨的有效方法,节能效果显著,有较好的应用前景。

关键词连续抽油杆;技术性能;技术优势;节能

1国内外应用情况

1970年以来,俄罗斯采用普通密封式钢丝绳作为杆体进行钢丝绳抽油杆研究和井下试验,因其在小载荷结构伸长方面的问题没有解决,严重影响了其产品的推广应用。加拿大生产的实心连续杆在80年代初投入应用,并取得了较好的效果。但其扰度小,设备庞大,价格昂贵,使推广应用受到了一定的限制。

2连续抽油杆主要技术性能

连续抽油杆采用密封钢丝结构,一般选用中、高碳低合金冷拔钢丝捻制,线材经高温索氏体化处理,金属的结构呈细片状均匀分布的渗碳体和铁素体。这种组织具有良好的冷加工性能和力学性能,再经足够深度的冷拔工艺处理,达到充分的加工硬化,使钢丝抗拉强度大于1470Mpa,同时又具有良好的塑韧性。

连续抽油杆外层以异形钢丝捻制,防腐型外部包一层耐盐、耐酸、耐碱和耐硫化腐蚀的特殊材料,耐高温,可在-40~170℃的环境下工作,具有可靠的结构和优越的性能。

2.1主要结构特点

1)外层钢丝闭锁紧密,钢丝与钢丝之间无缝隙,外界的腐蚀介质不易进入,抗腐环境好;2)外表圆滑,无接箍,运行平稳,耐磨损;3)经特殊工艺处理,承载时结构稳定,消除了结构伸长;4)使用中不会打弯,平直度好;5)结构紧凑,横截面内金属填充因素高达0.91-0.93。

2.2技术指标

1)规格:Φ19mm,Φ22mm,Φ25mm;2)长度:850-5000m;3)强度:≥1470Mpa;4)综合破断拉力:≥329kN;5)结构伸长:≤0.1‰;6)疲劳寿命:≥107次

2.3技术特点

钢丝绳连续抽油杆相对于钢质普通杆有以下技术特点:

1)连续杆比普通杆的物理性能有相当大的提高,而重量却减小(见表1),减小抽油杆负荷10%以上,电机能耗下降13%-25%;2)可连续起下,减少作业时间;3)中间无接箍,表面光滑,消除了抽油杆工作过程中的活塞效应及与油管间的“硬摩擦”现象,降低能耗,产液量提高30%以上,节约了成本;4)同直径的连续杆较普通杆重量轻,强度大,可以用小直径连续杆代替大直径普通杆。大大降低了抽油机负荷,从而加深泵挂;5)抗拉强度高,结构伸长极小,减小了冲程损失,可提高泵效30%以上。

3连续抽油杆的技术优势

连续杆由于本身所具有的柔性特征,只能受拉,不能受压。因此应与普通杆混合使用,利用普通杆在井下作为配重杆,使管柱重量主要集中在下部,保持连续抽油杆处于拉伸状态。连续杆具有重量轻、强度高的特点,其下泵深度可达4000-5000m。另一方面,在同样深度时则可减小抽油机的负荷,从而可使用小型抽油机,节约成本。

4连续抽油杆的应用范围

由于连续杆卓越的性能,可大面积替代抽油机井的杆柱结构。其力学性能(如结构伸长、弹性模量、抗拉强度等)大大超过了D级普通杆的水平,在采油领域将有广泛的应用前景,而其在现场最有效的作用可表现在以下几个方面:

1)大泵提液。油田进入开发后期,综合含水上升极快,在胜利油田某些区块综合含水已达95%以上。为了提高原油产量,电潜泵在这些区块应用广泛,每台电潜泵的成本高达30余万元,使用寿命2-3年,从而造成吨油成本的提高。目前抽油泵泵径已发展到φ70、φ83、φ95、φ102mm,在一定范围内替代了部分电泵,但同时存在着极大的局限性。连续杆具有良好的物理机械性能,使泵能够下入更大的深度,同时,由于没有接箍减少了“活塞”效应,降低了抽汲阻力,从而提高了采油效率,在一定程度上可以代替部分深抽的电泵井。

2)小泵深抽。油田存在着大量的低渗油井,储层物性差,渗流能力低,供液能力差。小泵深抽是目前应用较广的采油工艺之一,如φ44泵等,由于下泵深度大,抽油杆断现象难以避免,造成多次无功作业,成本上升,影响了油井的正常生产;而连续杆因其重量轻、强度大的优势,则可克服这一缺点,将泵下入更大的深度,在泵挂深度相同的情况下,连续杆可提高泵效25%-35%左右。

3)节能降耗碳纤维连续抽油杆的密度为1.62g/cm3,是普通钢质抽油杆(7.85g/cm3)的1/5,平均线密度214g/m。因此,材质的改变使抽油机的悬点负荷大大下降,减轻了电机的工作强度,这在节能降耗方面的意义是巨大的,特别是在油田改变经营模式,走向世界的今天。悬点载荷的下降也提升了抽油设备的使用寿命,节约维护费用,全面提升油田的整体开发水平。

5结论和认识

1)从碳纤维复合连续抽油杆现场试验情况看,抽油机负荷、电流均大幅度下降,节能降耗效果显著;其有效冲程较长,因而泵效较高。

2)在深抽、超深抽方面有其明显的技术优势,杆轻、强度高,适合小机型的深抽提液,有其广泛的应用推广前景。

3)不适合在斜井、偏磨严重井上应用,尽管防偏磨效果好于钢杆,不会对油管造成损坏,仍不能彻底解决偏磨难题;碳纤维扶正器祈祷了一定的扶正防偏效果,仍需要进一步优化扶正器的位置,以减轻管杆的磨损。

4)碳纤维复合连续抽油杆优化设计方面比较欠缺,合理优化管杆对发挥连续杆的优越特性有重要意义。

参考文献

[1]曹耀峰,杨献平,沈江,李伟.钢结构连续抽油杆技术特点及应用[J].石油机械,2000,10.

[2]吴则中,田丰,张海宴,等.碳纤维复合材料连续抽油杆的特点及应用前景[J].石油机械,2002,02.