射流泵負壓抽砂技術(shù)行業(yè)優(yōu)選課件

1、射流泵負壓抽砂技術(shù)新疆烏魯木齊 負壓沖砂技術(shù)背景 常規(guī)沖砂技術(shù)問題 射流泵抽砂原理 國外技術(shù)發(fā)展情況 射流泵負壓抽砂計算 射流泵負壓抽砂工具 氣舉反循環(huán)鉆井參數(shù) 結(jié)論與認識 負壓沖砂技術(shù)背景油井檢泵沖砂不返是造成檢泵周期短、作業(yè)返工的主要原因之一，大量地層砂沖入近井地帶，生產(chǎn)時重新進入井內(nèi)，隨液流進入泵內(nèi)卡泵。又由于套變致使不能撈砂，這類井的井筒清砂是維持生產(chǎn)的主要問題。近幾年，水平井采油技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，但是普通沖砂工藝在出砂水平井中應(yīng)用存在水平段沖砂困難的問題，水平井常因水平段沉砂沖不出來造成頻繁砂埋油層，不能正常生產(chǎn)，阻礙了水平井采油技術(shù)在出砂區(qū)塊的應(yīng)用。針對這些問題，研究應(yīng)用水力噴射泵

2、負壓沖砂技術(shù)，取得較好的沖砂效果。普通沖砂即是將沖砂管柱下到砂面位置，利用地面泵車將高速沖砂液輸入到井底，沖砂筆尖與高速液流將沉砂攪起并沖散，通過返出的液流將泥砂帶出到地面，從而將油層射孔部分清洗干凈，恢復(fù)油井的正常生產(chǎn)。然而，油田開發(fā)進入中后期，地層漏失嚴重，大部分井沖砂不返，沖砂液直接進入地層，并把沉砂帶入地層，使之成為沖不凈的流砂，造成砂埋、砂卡等事故頻繁出現(xiàn)。常規(guī)沖砂技術(shù)問題射流泵抽砂原理來自地面動力泵的高壓沖砂液沿同心管環(huán)空下行，越過射流泵橋式筒，進入高壓腔；少部分沖砂液由攪砂噴嘴噴出，沖擊井底，攪動沉砂后，上返到橋式筒入口；大部分沖砂液由抽砂噴嘴噴出，由于射流速度高，使射流周圍壓力

3、降低，形成負壓區(qū)，將攪砂噴嘴攪起的沉砂與高速噴出的抽砂液一起吸入喉管，在射流攜帶下進入擴壓管，速度降低，壓力升高到射流泵排出壓力，混合后的攜砂液沿同心管內(nèi)管返回地面。隨著射流泵的逐漸下放，完成負壓抽砂作業(yè)。同心內(nèi)管同心外管射流泵套管沖砂液攜砂液混砂液動力液攪砂液地層砂射流泵抽砂原理來自地面動力泵的高壓沖砂液由動力液管下行，越過橋式筒，進入高壓腔，分為2 路。30%的高壓沖砂液由攪砂噴嘴噴出，沖擊井底，攪動沉砂后，上返到橋式筒的入口；70%的高壓沖砂液由噴射嘴高速噴出。由于液流速度高，使液柱周圍壓力降低，形成負壓區(qū)。在井底壓力與負壓區(qū)之間的壓差作用下，將攪砂噴嘴攪起的沉砂與工作過的廢動力液一起吸

4、入擴壓器喉管，在高速射流的攜帶下進入擴壓器，速度降低，壓力升高到噴射泵應(yīng)有的排出壓力?；旌虾蟮臄y砂液沿沖砂管返回地面，隨著沖砂器的逐漸下放，完成整個沖砂工作。射流泵抽砂原理國外技術(shù)發(fā)展情況射流泵負壓抽砂技術(shù)最早是由BJ Services開發(fā)出來的，但其實現(xiàn)主要依托同心連續(xù)油管來實現(xiàn)。用于加拿大阿爾伯塔省與委內(nèi)瑞拉稠油水平井。BJ Services國外技術(shù)發(fā)展情況BJ Services國外技術(shù)發(fā)展情況BJ Services國外技術(shù)發(fā)展情況BJ Services國外技術(shù)發(fā)展情況Titan Services國外技術(shù)發(fā)展情況Titan Services 射流泵負壓抽砂計算要使射流泵負壓工作區(qū)壓力保持穩(wěn)

5、定，就要求油井內(nèi)的動液面保持不變。為實現(xiàn)這一要求，就要求攪砂噴嘴噴出的液體量約等于射流泵的吸入量?？紤]到高壓射流泵的容積效率最高為42%，忽略其他因素的影響， 射流泵的有效吸液量為工作流量的42%。通過攪砂噴嘴流量QW與通過抽砂噴嘴流量QS關(guān)系為QW/QS=0.42，根據(jù)QW=kWAWDpW、 QS=kSASDpS(kW、kS分別為攪砂噴嘴與抽砂噴嘴流量系數(shù)，對同一種工作液及同一流道類型的噴嘴而言，kW=kS ；DpW、DpS分別為攪砂噴嘴與抽砂噴嘴壓降，因兩個噴嘴從同一個高壓腔供液，DpWDpS)可得AW/AS=0.42，即DW/DS=0.65。沖砂液排量分配攪砂噴嘴抽砂噴嘴 射流泵負壓抽砂

6、計算射流泵負壓抽砂能力取決于抽砂噴嘴與喉管過流面積之比。AS為高壓噴嘴過流面積，AT為喉管過流面積，常取AS/ AT=0.170.4。取值接近上限時，噴射液柱四周的供液環(huán)形面積相對較小，導(dǎo)致吸液流量較小，使其成為一個壓頭相對較高，排量相對較低的射流泵。這種射流泵適應(yīng)于深井抽砂。如果用這種泵在淺井中使用，雖然流量會增大，但過大的流量使流速太高，水力損失太大，效率極低。取值接近下限時，噴射液柱四周的供液環(huán)形面積相對較大，導(dǎo)致吸液流量較大，而產(chǎn)生的壓頭較低。這種泵適用于淺井抽砂。如果這種泵在深井中使用，雖然壓頭會增大，但較大的環(huán)形面積使大量的低速液體與高速動力液之間產(chǎn)生較高的湍流損失，射流泵效率極低

7、。因此， AS/ AT 為井深函數(shù)，設(shè)計計算同一般采油射流泵。負壓抽砂能力 射流泵負壓抽砂計算根據(jù)地面試驗與現(xiàn)場實踐，保證將砂粒帶至地面的水力條件nt2nd，nt為抽砂液返回地面的上升速度；nd 為砂粒在靜止沖砂液中的自由下沉速度。由上式可得，保證砂粒返回地面的最小速度nmin=2nd，沖砂時所需的最低流量Qmin=AFnmin，AF為沖砂液上返的過流面積。由Qmin=AFnmin 可計算所需地面泵的最小流量，或在已知地面泵最大流量的情況下合理選擇沖砂管的尺寸。砂粒從井底上升到地面所需要時間t = H/(nt-nd)，H 為沖砂深度。用t與實際返回時間作比較，可間接地檢測井下射流泵的工作情況、

8、沖砂效果及沖砂液的粘度是否合適。抽砂液排量 射流泵負壓抽砂工具 同心油管 同心水龍頭 射流抽砂泵 射流泵負壓抽砂工具 射流泵負壓抽砂工具 射流泵負壓抽砂工具 射流泵負壓抽砂工具 射流泵負壓抽砂工具 射流泵抽砂技術(shù)應(yīng)用 射流泵抽砂技術(shù)參數(shù)射流泵負壓沖砂技術(shù)能夠達到負壓清砂的目的,但仍然存在不足,應(yīng)進一步完善。1) 研制或引進同心連續(xù)油管，將該工藝與連續(xù)油管作業(yè)技術(shù)相結(jié)合,更能夠保證效果。2) 減小攪砂噴嘴直徑，減少管柱漏失量，同時加大抽砂噴嘴尺寸，降低驅(qū)動壓力，增加攜砂能力。結(jié)論與認識匯報內(nèi)容第一部分、壓裂工藝技術(shù)工作匯報第二部分、稠油水平井沖砂工藝技術(shù)匯報 第三部分、帶壓作業(yè)技術(shù)匯報愛國、創(chuàng)業(yè)

9、、求實、奉獻目 錄稠油水平井沖砂開展情況3稠油水平井概況、沖砂難點、現(xiàn)狀31沖砂成效、存在問題及建議34施工工藝簡介321.稠油水平井概況 水平井技術(shù)取得的重大成果，使之成為提高單井產(chǎn)量的重要手段。截止2010年10月新疆油田水平井?dāng)?shù)已累計達835口，其中淺層稠油水平井?dāng)?shù)達627口，占75.1%。 新疆油田稠油水平井油藏埋藏淺，一般埋深為120-600m，地層欠壓實，地層膠結(jié)疏松，導(dǎo)致油層出砂。直接影響油井的原油產(chǎn)量，嚴重時會造成砂埋油層或井下工具,導(dǎo)致油井停產(chǎn)和砂卡事故。沖砂時沖砂液漏失造成油層污染、積液返排時間延長，復(fù)產(chǎn)周期長。 一、稠油水平井概況、沖砂難點、現(xiàn)狀2.稠油水平井沖砂難點由于

10、水平井自身軌跡的特殊性，常規(guī)水力沖砂工藝在水平井內(nèi)使用存在以下難題：水平段沖散的砂粒易反復(fù)在低邊形成砂床，難以清理干凈徹底，導(dǎo)致重復(fù)沖砂；環(huán)空間隙大，停泵加單根，砂?；芈湟咨翱?；產(chǎn)液量較大，地層虧空較嚴重，加之地層壓力低，導(dǎo)致沖砂液漏失嚴重。井筒中的砂易進入地層，在進行蒸汽吞吐時，砂會再次返出造成水平段砂埋，造成反復(fù)沖砂。一、稠油水平井概況、沖砂難點、現(xiàn)狀 漏失嚴重的井甚至無法建立正常循環(huán)，導(dǎo)致沖砂作業(yè)失敗。 由于稠油與細粉砂膠結(jié)，在高溫高壓作用下，砂床比較硬，造成沖砂時原油與砂粒很難脫開。 因此淺層稠油水平井的出砂已成為新疆油田淺層稠油水平井生產(chǎn)的瓶頸。一、稠油水平井概況、沖砂難點、現(xiàn)狀一、

11、稠油水平井概況、沖砂難點、現(xiàn)狀 3.稠油水平井沖砂技術(shù)現(xiàn)狀 國外稠油水平井沖砂普遍采用連續(xù)油管沖砂方式。井下作業(yè)公司使用的連續(xù)油管依賴進口，目前所擁有的連續(xù)油管設(shè)備不能滿足水平井沖砂工作量的需求。針對稠油水平井沖砂難點、現(xiàn)狀，我們開展了同心管負壓沖砂、氮氣泡沫沖砂工藝技術(shù)的應(yīng)用。愛國、創(chuàng)業(yè)、求實、奉獻目 錄稠油水平井沖砂開展情況3稠油水平井概況、沖砂難點、現(xiàn)狀31沖砂成效、存在問題及建議34施工工藝簡介321.同心管射流泵負壓沖砂工藝工藝優(yōu)點：沖砂液的返速快且呈紊流態(tài)，攜砂懸砂能力強； 水眼噴射出的高速水流既能破碎砂床，又能清洗篩管周圍的沉砂；能在井底產(chǎn)生負壓，達到近井解堵作用；采用同心管環(huán)空

12、進液、內(nèi)管返液，避免了砂卡沖砂管柱。沖砂介質(zhì)使用脫油污水即可，價格低廉取材方便，經(jīng)沉砂處理后可循環(huán)使用。二、施工工藝簡介同心管負壓沖砂工藝流程圖二、施工工藝簡介2.水平井氮氣泡沫沖砂工藝工藝優(yōu)點：密度低且方便調(diào)節(jié)，作為入井液便于控制井底壓力，減少漏失和污染；粘度高，低摩阻，懸砂攜砂能力強；泡沫產(chǎn)生負壓可誘導(dǎo)近井地帶污染物外排解堵；壓縮系數(shù)大，助排性能好，負壓產(chǎn)生泡排效應(yīng)能有效排出井內(nèi)積液并誘導(dǎo)油流；低濾失性，對產(chǎn)層傷害??；防膨性能好。沖砂管柱簡單，使用普通油管及沖砂頭即可。 二、施工工藝簡介氮氣泡沫沖砂工藝流程圖二、施工工藝簡介二、施工工藝簡介泡沫發(fā)生器全套設(shè)備由泡沫發(fā)生系統(tǒng)、供藥系統(tǒng)、儀表測

13、控系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)、橇裝式箱體總成及輔助裝置組成。二、施工工藝簡介 該控制系統(tǒng)是一個獨立計算機控制系統(tǒng)，主要具有以下功能：顯示現(xiàn)場運行狀況 可對泡沫出口壓力、泡沫密度、泡沫流量等參數(shù)進行監(jiān)測，可進行超壓報警、密度超標報警或漏失報警等。報警信號可用聲光訊號；實時顯示關(guān)鍵參數(shù)動態(tài)變化曲線 可以實時繪制泡沫出口密度、泡沫出口壓力、泡沫出口流量等參數(shù)的動態(tài)變化曲線，為現(xiàn)場工藝人員提供決策參考。自動記錄設(shè)備運行參數(shù)同心管沖砂工藝與氮氣泡沫沖砂工藝比較：同心管沖砂工藝需借助特殊結(jié)構(gòu)的管柱及沖砂工具達到井底負壓實現(xiàn)沖砂目的；而氮氣泡沫沖砂工藝是靠地面調(diào)節(jié)泡液比，使用低密度的泡沫液降低液柱壓力來達到井底負壓

14、，利用常規(guī)管柱及工具建立循環(huán)通道，實現(xiàn)井內(nèi)循環(huán)的。 同心管沖砂工藝使用的沖砂介質(zhì)經(jīng)過三級沉砂過濾后可循環(huán)使用，而氮氣泡沫沖砂工藝使用的泡沫液暫時無法重復(fù)使用。二、施工工藝簡介愛國、創(chuàng)業(yè)、求實、奉獻目 錄稠油水平井沖砂開展情況3稠油水平井概況、沖砂難點、現(xiàn)狀31沖砂成效、存在問題及建議34施工工藝簡介32 2008年在淺層稠油水平井上使用同心管負壓射流泵沖砂工藝進行沖砂，2010年開發(fā)了氮氣泡沫水平井沖砂工藝，使用2種沖砂工藝累計完成56井次作業(yè)。三、稠油水平井沖砂的開展情況三、稠油水平井沖砂的開展情況 不同區(qū)塊開展稠油水平井沖砂情況三、稠油水平井沖砂的開展情況 同心管沖砂工藝開展情況： 自20

15、08年以來采用同心管沖砂38井次，有4井次出現(xiàn)重復(fù)沖砂現(xiàn)象（見下表），同心管沖砂施工周期約10天（不出現(xiàn)主副管打撈前提）。在開發(fā)過程中地層壓力變化，不再是原始地層壓力，由于地層壓力無法準確預(yù)測，導(dǎo)致在沖砂過程中需要根據(jù)井內(nèi)循環(huán)情況提出沖砂管柱更換射流泵水嘴，頻繁更換水嘴影響了生產(chǎn)進度。井號初次沖砂時間二次沖砂時間間隔周期（d）FHW120062009.5.7-5.172010.11.11-11.25540FHW120272009.7.7-7.152010.5.8-5.18300FHW130682009.7.16-7.292010.9.15-9.26430FHW130572009.11.11-1

16、2.32010.9.2-9.13300三、稠油水平井沖砂的開展情況 泡沫沖砂工藝開展情況： 2010年用水平井泡沫沖砂工藝施工18井次（含連續(xù)油管泡沫沖砂1井次），由于復(fù)產(chǎn)周期不長，沖砂有效周期還需觀察。水平井氮氣泡沫沖砂既可采用普通油管，又可使用連續(xù)油管。采用連續(xù)油管可實現(xiàn)帶壓連續(xù)沖砂，效率高，每小時可沖砂60m。 由于沒有泡沫發(fā)生測控裝置，無法準確監(jiān)測沖砂過程中，不同溫度壓力下管內(nèi)、環(huán)空、地面管匯中泡沫液密度、泡沫質(zhì)量數(shù)據(jù)，需要根據(jù)現(xiàn)場試驗調(diào)整施工參數(shù)及施工泡沫液用量。通過優(yōu)選沖砂管柱組合、沖砂參數(shù)后，泡沫液用量每井次由90m3減少到45m3。 水平井沖砂進一步完善,是稠油水平井開采技術(shù)的

17、一大進步。通過該技術(shù)手段使一批躺井恢復(fù)了正常生產(chǎn)，滿足了目前水平井井筒清砂需求。三、稠油水平井沖砂的開展情況序號井 號修前產(chǎn)量修后產(chǎn)油量(t/d)1FHW12027無法注汽，長期關(guān)井11.12FHW12031無法注汽，長期關(guān)井73FHW13040無法注汽，長期關(guān)井5.94FHW12032無法注汽，長期關(guān)井5.55FHW13058無法注汽，長期關(guān)井3.46FHW12007無法注汽，長期關(guān)井2.87FHW12013無法注汽，長期關(guān)井12.98FHW12012無法注汽，長期關(guān)井7.49FHW12008無法注汽，長期關(guān)井9.8同心管負壓沖砂效果統(tǒng)計三、稠油水平井沖砂的開展情況序號井 號修前產(chǎn)量修后產(chǎn)油

18、量(t/d)10FHW12011無法注汽，長期關(guān)井8.611FHW12010無法注汽，長期關(guān)井14.612FHW13057無法注汽，長期關(guān)井3.813FHW12003無法注汽，長期關(guān)井4.8同心管負壓沖砂效果統(tǒng)計（續(xù)）序號井號上修前上修后至2011.2.16日累積增 T增油天數(shù)d含水下降備注含水日產(chǎn)液量 T日產(chǎn)油量 T含水日產(chǎn)液量 T日產(chǎn)油量 T1hqHW8205070.4518.115.35 76.2421.145.02 -59.52186.00 5.79上修前汽竄2hqHW8204778.5218.43.95 64.45 15.435.49 220.76144.00 14.07 三、稠油水

19、平井沖砂的開展情況氮氣泡沫沖砂效果統(tǒng)計三、稠油水平井沖砂的開展情況序號井號上修前平均上修后平均至2月16日累積增油（T）增油天數(shù)含水下降（）備注含水（）日產(chǎn)液量（T）日產(chǎn)油量（T）含水（）日產(chǎn)液量（T）日產(chǎn)油量（T）1hqHW8403961.87 9.55 3.64 69.04 21.84 6.76 436.83 140.00 -7.17 2hqHW8203650.05 9.17 4.58 61.37 12.87 4.97 53.60 137.00 -11.32 3hqHW8204844.10 24.55 13.72 67.44 15.53 5.06 -1326.03 153.00 -23.3

20、4 上修后一個月，含水突增至100%4hqHW8404568.34 14.31 4.53 67.77 11.64 3.75 -112.17 144.00 0.57 5hqHW8403669.66 3.62 1.10 43.39 10.20 5.77 327.31 70.00 26.27 6hqHW8203055.16 3.98 1.78 71.89 11.35 3.19 174.33 124.00 -16.73 氮氣泡沫沖砂效果統(tǒng)計（續(xù)）三、稠油水平井沖砂的開展情況序號井號上修前平均上修后平均至2月16日累積增油（T）增油天數(shù)含水下降（）備注含水（）日產(chǎn)液量（T）日產(chǎn)油量（T）含水（）日產(chǎn)液量

21、（T）日產(chǎn)油量（T）7hqHW8201925.66 3.52 2.62 17.71 4.29 3.53 103.22 113.00 7.95 8hqHW8400432.38 1.05 0.71 56.36 9.16 4.00 332.03 101.00 -23.98 9hqHW8206379.87 13.21 2.66 58.75 8.04 3.32 63.76 97.00 21.12 10hqHW8400266.80 2.66 0.88 43.99 6.14 3.44 230.03 90.00 22.81 11hqHW8201071.08 1.54 0.45 48.68 2.49 1.28 78.26 94.00 22.40 12hqHW8202024.00 1.91 1.45 45.89 2.48 1.34 -10.97 100.00 -21.89 1