电潜泵井非故障停产的原因及对策

在对电潜泵井非故障停产进行大量调查研究的基础上 ,分析了造成电潜泵非故障停泵失效的主要原因是油井出砂和频繁停泵。据此 ,提出了防止电潜泵井非故障停产的对策 :( 1)优化管柱 ,减少进泵含砂量 ,避免卡泵 ;( 2 )减少电潜泵井非故障停泵次数 ;( 3)非故障停泵后采取再开泵保障措施 ,包括停泵前实施洗井顶替含砂井液 ;防止井液倒灌等。     

电潜泵井非故障停产的原因及对策

在对电潜泵井非故障停产进行大量调查研究的基础上，分析了造成电潜泵非故障停泵先效的主要原因是油井出砂和频繁停泵。据此，提出了防止电潜泵井非故障停产的对策：（1）优化管柱，减少进泵含砂量，避免卡泵；（2）减少电潜泵井非故障停泵次数；（3）非故障停泵后采取再开泵保障措施，包括停泵前实施洗井顶替含砂井液；防止井液倒灌等。     

适度出砂井电泵生产管柱结构优化与应用

针对BZ油田油井频繁出砂导致井筒砂埋、砂堵，电潜泵故障率高，制约高速高效开发的问题，该文采用球形砂粒沉降末速理论开展最小携砂量研究，指导电潜泵选型，并通过生产管柱优化的方式提高井筒携砂能力。该技术实施后，出砂井平均检泵周期由328 d提升至735 d，出砂井机组故障率由21%降至11%，因生产制度变化导致的油井砂堵、砂埋降至0。矿场实践证明，通过电潜泵选型优化及生产管柱结构优化，适度出砂井的井筒携砂能力显著提高，检泵周期延长，有效提高油田开发效益。     

电动潜油离心泵防堵单流阀的研制

在生产过程中 ,电动潜油泵经常由于停电和管线维修等原因出现停泵现象 ,停泵后 ,由于井液中的砂粒和其它杂质的存在 ,沉积在单流阀上 ,致使电潜泵再次开启困难 ,甚至停产而不得不重新作业。为解决这一问题 ,研制了电潜泵防堵单流阀。这种防堵单流阀主要设计了沉砂环空和冲洗孔眼 ,具有自清洗和自清洁的作用 ,能将沉积在环空中的小颗粒杂质随液流携带出井筒。现场试验证明 ,电潜泵防堵单流阀能够防止砂堵单流阀 ,提高开机成功率 ,显著延长电潜泵检泵周期。     

FSQ-115单流防砂器的研制与应用

针对易出砂油藏注水井在停注、卸压、洗井时地层返吐出砂严重,无法有效分注的问题,研制了FSQ-115单流防砂器。该单流防砂器主要由接头、油管短节串、套管密闭挡砂机构等组成,可将出砂层段跨隔封堵,使注入水只能单向进入地层,不能从地层返吐,从而防止出砂埋管柱、堵塞洗井通道及井下工具,改善了防砂分注效果。该防砂器已在双河油田、魏岗油田、赵凹油田等顺利实施10井次,工艺一次成功率达到100%,收到了较好的防砂效果,能满足河南油田分层防砂、分层注水工艺要求。     

分层挡砂合采工艺管柱研究与应用

在油田开发中,多数区块油井的生产层系多、层间干扰严重,部分区块出砂、油稠、腐蚀等问题突出,目前常用的分层合采技术可以有效解决层间干扰的问题,但不能完全适用于出砂油井。对现有的分层合采管柱进行技术升级,将管柱分为举升管柱和分层挡砂管柱两部分,采用密封工作筒将管柱的两部分密封连接,分采泵形成两个互不干扰的进液通道,给分层挡砂管柱配备了安全接头和防砂筛管,能够适应出砂和砂埋的井况,提高出砂油井的产量及生产时效。     

螺旋罩式多功能沉砂气锚的研制与应用

为了解决气、液、砂一级分离的不足及多级分离串联结构总体尺寸偏大,易在油流通道内形成砂桥等问题,研制了新型螺旋罩式多功能沉砂气锚。该气锚主要由上接头、上筛管、分流管、钢球、转换接头、中心管、螺旋片、下筛管、分离伞、下堵头、下接头等组成,综合应用离心分离和重力滑脱罩式分离及单向皮碗密封结构,实现了气体、液体和砂粒的三次分离。现场应用表明,该气锚可使平均单井泵效由38.2%提高到52%,目前已累计增产原油9 570 t,获经济效益500余万元。     

页岩气井电潜泵排采工艺研究与应用——以涪陵页岩气田为例

针对部分气井出水量大,依靠地层自身能量无法持续生产的问题,选择数口典型高产水气井开展电潜泵排采工艺试验。结果表明：运用井下气液分离技术、变频防气锁技术、远程智能监测技术及防砂设计提高了电潜泵在页岩气井中的适应能力。以JD-2井为例,电潜泵排采工艺有效排除了井筒积液,保证了气井连续稳定生产,且能够满足垂深3 500 m以深的排采要求。     

新型低压漏失井抽砂泵在临盘油田的应用

由于临盘油田油井出砂严重 ,部分出砂油井作业时冲砂不返液 ,生产时 ,砂埋、砂磨和砂卡事故频繁发生 ,导致作业次数和费用居高不下 ,为此引进了新型低压漏失井抽砂泵。工作时 ,将抽砂泵下至砂面后 ,用捣砂器将砂面捣松 ,通过地面动力及连接装置带动柱塞上下往复运动 ,经过抽汲作用在泵下形成一定真空度 ,靠油套环空液柱压力作用 ,底阀处形成一定回压 ,将混砂液抽入盛砂筒内 ,经滤砂器将液体排至泵上 ,由出水接头进入油套环空 ,砂子留在盛砂筒内 ,由地面动力起出。应用表明 ,这种抽砂泵可直接代替常规冲砂工艺 ,有效地将低压漏失井砂液抽出 ,具有施工简单 ,工艺可靠 ,无需动用车辆 ,成本低等特点。该泵也适用于其它出砂井。     

稠油油藏电潜泵事故分析与治理对策

电潜泵机械故障是目前生产中的常见现象。以枣园油田枣南孔一段为例 ,深入剖析稠油出砂为电潜泵生产井造成卡泵、断轴、机组落井等机械事故的原因 ,指出井液含砂是造成此类故障的主要因素 ,其它如井身结构、机械震动、机组质量等也是重要因素 ,并提出相应的措施手段。     

高黏度流体垂直井筒携砂临界流速实验与计算

生产实践证明适度出砂开采稠油能够有效增加油井产能,高黏度流体在井筒内携砂临界流速的确定是稠油适度出砂生产设计的关键参数之一。结合调研文献资料,考虑砂粒形状、砂粒浓度和器壁干涉等因素影响后,给出了适用于高黏流体计算砂粒沉降速度的砂粒器壁干涉沉降速度经验公式,采用垂直井筒携砂模拟实验装置进行实验,静态沉降实验得出了砂粒形状校正系数,高黏流体携砂临界流速实验测得实际携砂临界流速,拟合砂粒器壁干涉沉降速度和携砂临界流速,得出高黏流体携带不同粒径砂粒的临界流速计算式。结果表明,砂粒器壁干涉沉降速度与携砂临界流速基本上呈线性关系;黏度越大,砂粒器壁干涉沉降速度与其携砂临界流速值越接近。     

低压挤压砾石充填防砂工艺技术的先导性试验

管内低压挤压砾石充填防砂工艺以皮碗胶筒封隔器密封筛套环形空间，以低粘度溶液为携砂液，采用合适的携砂比，通过低压挤压在筛套环形空间，弹孔，近井地带充填一定粒度的砾石控制油井出砂，确保油井正常稳定生产，延长检泵周期，提高油井生产时率，该技术在东辛油田6口井进行了先导性试验，施工成功率100％，有效率100％，6个月累积增油16312．7t。     

冲砂泡沫流体室内携砂规律研究

为了解冲砂泡沫流体的携砂规律,在自制的试验装置上研究了冲砂时间与砂面高度的关系以及井筒倾角和砂粒直径对携砂率和停留时间的影响。试验结果表明,砂面高度首先快速下降,然后缓慢下降直至趋于平缓;直径小于0.5 mm的砂粒在泡沫中携砂率大于90%,此时井筒倾角对携砂率和停留时间基本没有影响;直径1.0～1.5 mm的砂粒,携砂率随倾角的增大先减小后增大,停留时间随倾角的增大而缩短,倾角在45°～60°时携砂率最小。对于相同的倾角,砂粒直径越大,携砂率越低且停留时间越长。垂直井筒中砂粒以均匀悬浮方式随泡沫流体一起运移;倾斜井筒中砂粒以跳跃方式运移,且明显滑向较低一侧。     

应急放喷工况井下管柱冲蚀行为研究

钻遇高产气层时,气体大量侵入井内,应急放喷施工使得井下管柱面临严重冲蚀。为分析大放喷量、高携砂率下井下管柱的冲蚀情况,开展了应急放喷工况井下管柱冲蚀行为研究。应用有限元法,利用ANSYS-Fluent数值模拟软件,针对钻杆水眼和钻杆-套管环空内的流场特性、颗粒轨迹和冲蚀行为开展了模拟分析,得到了日放喷量和日出砂量对冲蚀的影响规律。结果表明：当通过钻杆水眼放喷时,冲蚀薄弱点位于钻杆接头内壁缩径面;当通过环空放喷时,冲蚀薄弱点位于钻杆接头外壁迎风坡;从环空放喷时的冲蚀程度比从钻杆水眼放喷时更为严重。基于研究结果,建议通过钻杆水眼进行放喷,在放喷初期采用小排量放喷,待井筒内泥浆、岩屑和砂粒几乎放喷完后再增大放喷量,可有效降低管柱冲蚀。该研究成果为高压高产气井应急放喷施工方案的制订提供了依据。     

井筒砂粒运移规律室内模拟实验研究

利用研制的井筒携砂实验装置,模拟了一定砂粒配比下不同井型中的携砂情况.观察了颗粒在不同倾斜角度的井筒中的运移方式,测定了不同粒径的砂粒被携带出的临界流量,揭示了颗粒直径同流体流量关系变化规律.实验结果表明,流体的流速和携砂管的倾斜程度对砂粒携带能力有很大影响,流体流速越大,携带的颗粒直径也越大,砂粒在携砂管中的流动方式随携砂管倾斜角度而变化,携砂管垂直放置时,颗粒以均匀悬浮方式运移:携砂管倾斜时,颗粒以非均匀分层流动、跳跃和移动床流动方式运移.同一粒径砂粒在不同倾斜携砂管中的临界流量表明,携砂管倾斜60°时,携带能力最弱,携砂管垂直时携砂能力最强.     

高压砾石充填防砂工艺参数优化设计

高压一次充填是目前对严重出砂油气井十分有效的防砂工艺措施。砾石尺寸、携砂比、充填排量、携砂液黏度、筛管参数等是高压砾石充填施工过程中影响施工成败和防砂效果的主要因素。为了优化施工参数,改善施工效果,首先分析和研究了地层砂侵入砾石层的特性和砾石层压降计算方法,评价其挡砂效果和对产能的影响,建立了砾石尺寸综合评价方法,用来优选最佳砾石尺寸。以水平射孔孔眼中砾石颗粒不发生沉积堵塞为目标,建立了给定携砂比、携砂液黏度条件下的最小临界排量计算方法,可用来对施工参数进行组合优化设计。最后研究了绕丝筛管尺寸和管柱结构的设计,提出了一套高压砾石充填施工参数优化设计理论与方法。设计结果满足防砂基本要求并达到优化目的,防砂施工效果良好。     

用于出砂井的水力喷射泵结构设计

油井出砂对地面设备和井下设备带来极大的危害。通过室内试验研究了地层砂在井筒内的流动和沉积状态,测定了不同粒径的砂粒沉降速度和一定液量下的极限携砂量。设计了应用在出砂井中的水力喷射泵采油装置,其特点是采用平行双管柱结构的水力喷射泵,合理设计泵内流道,尽可能保持液体匀速流动,适当提高液体流速,提高携砂能力。最后为防止液体停止流动导致砂堵排出管,设计了结构独特的沉砂管。     

射孔工况下多喷嘴水力喷射工具冲蚀研究

大排量高砂比水力喷砂压裂的射孔过程中,高速流动的携砂液会对喷射工具表面产生严重的冲蚀损伤。根据喷射工具本体材料35CrMo钢的喷射式冲蚀实验,得到了半经验的冲蚀计算模型。结合DPM数值模拟方法获得射孔过程中工具内部的液固两相流场分布及壁面冲蚀速率,讨论了液相参数和固相颗粒参数对流经上、下游喷嘴颗粒含量及喷嘴入口区域冲蚀损伤的影响。计算结果表明,当工具内部流动达到稳定时,下游喷嘴的颗粒含量大于上游喷嘴的颗粒含量,下游喷嘴入口区域的冲蚀损伤更为严重,颗粒含量及冲蚀损伤的差异性在使用大排量、高黏度液体和大直径、高密度颗粒时更为严重。为防止因上、下游喷嘴颗粒含量差异较大影响射孔效率的情况,建议在实际生产过程中,使用携砂性较好的高黏度压裂液和低密度小直径的颗粒,在保证作业效率和工具寿命的同时控制施工排量。     

低黏液体井筒携砂流动规律及特征流速实验

固体颗粒在井筒中的流动规律是石油工程领域中钻井携岩和携砂生产过程涉及到的基础性问题之一,其中的携砂（岩）流速是上述工程问题的主要设计参数之一。提出了井筒中固液携砂流动的3个特征流速,分别为静水沉速、悬浮流速和携砂流速,并给出了其界定方法。使用井筒携砂流动综合模拟实验装置进行了液体黏度为1~23 mPa·s、井筒倾角为45°~90°、石英砂和陶粒尺寸为0.05~1.5 mm、井筒内径为40~100 mm范围条件下的特征流速敏感性测试实验,得到了低黏度条件下静水沉速、悬浮流速、携砂流速随颗粒尺寸、流体黏度、井筒倾角、井筒直径、材料密度的定量敏感关系和规律。利用实验数据拟合了静水沉速、悬浮流速和携砂流速三者之间的经验关系。结果表明,在相同的条件下,液体流动对颗粒的悬浮流速约为颗粒在静水中沉降速度的80.43%,这与传统将静水沉速视为临界携砂流速的观点不同;合理携砂流速约为悬浮流速的3.73倍,可以达到快速携砂要求。针对现有直接根据静水沉速计算携砂流速所存在的问题,给出了一套利用3个特征流速完成合理携砂流量设计的流程和方法。