一种用于深抽井提高产液量的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及石油与天然气开发的人工举升工具领域，特别涉及一种用于深抽井提高产液量的装置及方法，其特征是：至少包括：提升机构，与提升机构地面电源相连接的电缆，提升机构被安装在井下，将井下提升机构与地面电源通过电缆连接；将提升机构上端通过油管与地面井口装置相连；提升机构包括：阀路开关单元

【技术实现步骤摘要】
一种用于深抽井提高产液量的装置及方法


[0001]本专利技术涉及石油与天然气开发的人工举升工具领域，特别涉及一种用于深抽井提高产液量的装置及方法
。

技术介绍

[0002]随着生产开发的深入，油井和气井均需要降低动液面，增加井底生产压差，提高产液量，从而增加日产量和油气藏的采收率
。
[0003]1.
在天然气开采方面，气井出水是常见现象，且比例逐年上升
。
随着气井生产
,
地层压力
、
产能和温度迅速下降，井筒内容易产生大量凝析液和水，并回落至井底，形成积液，造成产量迅速下降，甚至停产
。
[0004]当天然气井的地层压力越来越低，气藏进入井筒的气体越来越少，地层中气体流速迅速下降，当气流在液
‑
气界面施加的剪切应力不足以产生足够的阻力来携带围绕管壁的液膜时，就会被地层毛细管内壁表面吸附，增大气体流动阻力，气体流速进一步降低，气藏进入井筒的气体也进一步减少
。
当井筒中的气体流速低于
7m/s
时候，气体中的液滴在重力作用下，无法被携带至地面，井筒中的积液会越来越多，当井筒中液面达到一定高度后，地层中的气体被封堵，气体无法再从孔隙中渗透出来，井筒积液停止增加
。
[0005]井筒积液等现象，严重影响了天然气的采出
。
研究证明：气井产量下降和采收率较小的主要原因是井筒积液
。
经统计，一般从非常规水平和多级压裂井中天然气的产量在前几年快速下降
75%
至
90%
，且最终采收率约为
15%
至
20%。
据统计，出水气藏的平均采收率仅为
40
～
60%
左右，还有 30
～
50%
以上的储量采不出来，气井排水采气问题十分突出
。
[0006]当气井产气量低于临界携液流量，井筒积液等现象，严重影响了天然气的采出，必须采取排水采气工艺措施来保证天然气的正常采出
。
目前，主要排水采气工艺技术主要有：目前，主要排水采气工艺技术主要有：优选管柱
、
连续气举
、
柱塞气举
、
泡沫排水和游梁式抽油机抽水等
。
上述各种排水采气工艺受到深度限制，不能及时有效地清除井筒积液，积液产生的井底压力仍然较大，地层压力和井筒压力之间的压差较小
。
例如，泡沫排水采气等表面活性剂可以降低液柱的密度，但仍有一定的背压，当气流速度不足以携带毛细管壁的液膜时，就会发生堵塞，相对渗透率下降，只能缓解气井递减，导致天然气产量和采收率不能令人满意
。
[0007]2.
在采油方面，随着油气田开发不断深入，机械采油井数迅速增加，目前的人工举升技术已经不满足采油需求，具体如下：
(1) 游梁式抽油机具有高可靠性
、
高适应性，在人工举升装备领域占据主导地位
。
但是受到结构形式的限制，在实际使用过程中非常容易出现三种问题：
a
下泵越深，抽油机负载越大，地面机型越大，成本越高；
b
抽油机举升系统的举升效率较低，能耗较高，相关统计表明，国内油田的抽油机井整体效率仅仅能够达到 24%
左右，抽油机举升系统的整体耗能占到了油田总能耗的 31%
；
c
抽油机在举升作业过程中，由于介质复杂，井下抽油泵容易发生结蜡或砂卡等现象，引起井下负载突变，抽油杆断裂现象，从而导致油田修井作业成本
的增加
。
[0008](2)
地面驱动螺杆泵举升技术最早是从国外引进的采油技术，系统包括地面驱动头
、
抽油 杆
、
螺杆泵等主要工具，在高黏度
、
高含砂
、
含气井中优势明显，成为继游梁式抽油机和潜油电泵之后的主力人工举升方式，尤其是在聚合物驱和三元复合驱中表现出良好的适应性
。
[0009]由于地面驱动螺杆泵抽油杆受扭转和弯曲复合载荷作用，容易发生屈曲与油管接触，造成杆断，杆管磨损
、
卡杆等问题，尤其是在斜井中，问题更加突出
。
导致地面驱动螺杆泵推广应用受到限制
。
[0010](3)
随着油田开发的逐步深入
,
稠油
、
含砂
、
中低产量井所占比例日益增大
,
传统的游梁抽油机由于油稠
、
出砂会出现卡泵
、
卡杆
、
泵磨损
、
抽油杆断脱等情况
,
导致油井作业频繁甚至停产
。
寻求新的采油工艺已成为各油田进一步发展的必由之路
。
[0011]电潜螺杆泵是螺杆泵和潜油电机的组合，同时具有无杆采油
、
井下驱动和螺杆泵优点，受到普遍关注
。
现阶段，该技术去掉了减速环节，使用井下低速电机直接驱动螺杆泵，电机使用无磁同步低速电机，能在
50
至
500rpm
之间无极调速，提高了系统运行的稳定性，延长了设备使用寿命，但同时大幅度增加了电机长度，显著增加了成本，存在技术矛盾点
。
实践证明：在针对实施了聚合物驱以及三元复合驱的油井中螺杆泵的适用性非常强
。
[0012]但是，电动潜油螺杆泵举升技术在含砂
、
含气
、
稠油等井应用时，容易发生结蜡或出砂等现象，引起螺杆泵负载过大，导致系统出现各种故障，导致难以推广应用
。
[0013](4)
电动潜油柱塞泵举升工艺属于无杆泵采油技术，主要由井下和地面两部分构成，井下部分包括直线电动机
、
往复式抽油泵和动力电缆；地面部分包括井口和控制柜
。
该工艺是将直线电动机和往复式抽油泵整合为一体下入井底，由直线电动机直接驱动往复式抽油泵内的柱塞做上下往复运动，实现抽油目的
。
[0014]国内经过近
20
年的研制试验，使工艺结构日趋成熟，但电动潜油柱塞泵举升工艺仍处于试验改进阶段，在进行选井和设计时，由于区块原油物性
、
单井井况变化等因素，导致部分试验井频繁出现超负荷停井问题，对原油生产造成一定的影响
。
主要矛盾是，大部分原油中含砂
、
含蜡和含盐，而抽油泵井下抽油泵容易发生结蜡或出砂等现象，引起井下负载突变，导致工具发生故障
。
另外，单井产液量越大和下泵越深，更容易因原油物性差而产生故障
。
[0015]综上所述，游梁式抽油机
、
地面驱动螺杆泵
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于深抽井提高产液量的方法，其特征是：至少包括：提升机构，与提升机构地面电源相连接的电缆（
18
），提升机构被安装在井下，将井下提升机构与地面电源通过电缆（
18
）连接；将提升机构上端通过油管与地面井口装置相连；提升机构包括：阀路开关单元
、
压力变比单元和直线电机驱动单元，压力变比单元由高压缸体机构和低压缸体机构构成，直线电机驱动单元驱动低压缸体机构作用于高压缸体机构，由低压缸体机构驱动高压缸体机构进行升压，在由高压缸体机构将深抽井的气或液经阀路开关单元后，通过油管输送到地面井口设备
。2.
根据权利要求1所述的一种用于深抽井提高产液量的方法，其特征是：所述的阀路开关单元至少包括：单向阀总成（1）
、
止回阀（
2)
；单向阀总成
(1)
与高压缸体
(3)
通过螺纹连接；高压缸体
(3)
上端设置止回阀
(2)。3.
根据权利要求1所述的一种用于深抽井提高产液量的方法，其特征是：所述高压缸体机构包括：高压缸体
(3)、
柱塞杆
(4)、
密封圈
(5)、
耐磨环
(6)、
呼吸孔
(7)、
油缸
(8)、
上活塞
(9)
；高压缸体
(3)
下端与油缸
(8)
通过螺纹连接；油缸
(8)
上端设置有1～4个呼吸孔
(7)
；柱塞杆
(4)
设置在高压缸体
(3)
内，其另一端与上活塞
(9)
通过螺纹连接成整体；所述止回阀
(2)
数量为2～4组，均布；所述呼吸孔
(7)
数量为1～4个，均布
。4.
根据权利要求1所述的一种用于深抽井提高产液量的方法，其特征是：所述低压缸体机构包括：下活塞（
10
）
、
光杆（
11
）
、
油管（
12
）；下活塞（
10
）与光杆（
11
）通过螺纹连接；油管（
12
）上端与油缸（8）通过螺纹连接，其下端与直线电机定子（
14
）的外壳通过螺纹连接；油管（
12
）内设置为光杆（
11
）；光杆（
11
）下端与直线电机动子（
13
）通过螺纹连接
。5.
根据权利要求3所述的一种用于深抽井提高产液量的方法，其特征是：所述上活塞（9）与下活塞（
10
）均设置在油缸（8）内
。6.
根据权利要求1所述的一种用于深抽井提高产液量的方法，其特征是：直线电机驱动单元驱动低压缸体机构作用于高压缸体机构包括：下冲程过程中和上冲程过程，下冲程过程中，直线电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：张西明，魏小梅，关婷婷，
申请(专利权)人：西安弘成能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：