课件2：生产管柱结构设计讲解

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑副标题,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,谢谢！,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,谢谢！,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,生产管柱结构设计,目 录,一、井身结构,二、生产管柱设计原则及分类,三、自喷管柱,四、人工举升管柱,五、注水管柱,六、井下工具,目 录,一、井身结构,二、生产管柱设计原则及分类,三、自喷管柱,四、人工举升管柱,五、注水管柱,六、井下工具,油气（生产）套管,连通油气通道,井身结构,井身结构,井身结构,海上油井井身结构示例图,井身结构,套管名称,井径及钻头直径,下套管的目的,套管直径,mm,（,in,）,下入深度,m,mm,（,in,）,隔水导管,762,（,30,）,海底以下,40,表层套管,399.7,（,13 3/8,）,200,技术套管,244.5,（,9 5/8,）,1500,油层套管,177.8,（,7,）,3000,914,（,36,）,444.5,（,17 1/2,）,317.5,（,12 1/2,）,215.9,（,8 1/2,）,隔离海水；钻具导向；,形成泥浆回路。,加固上部松软地层；安装井口装置,加固井壁；,隔离油、气、水复杂地层；,保证定向井方向。,*,技术套管根据岩层情况可下,数层，但应尽虽少下或不下。,封隔不同压力的油、气、水层；,保证采油生产。,*,油井必须下入油层套管。,井身结构,目 录,一、井身结构,二、生产管柱设计原则及分类,三、自喷管柱,四、人工举升管柱,五、注水管柱,六、井下工具,完生产管柱设计原则,1,、,与井下状况及地面条件相适应；,2,、,满足油气田开发方案及正常生产工艺的要求；,3,、,满足生产测试和增产措施要求；,4,、,结构和施工尽可能简单，降低投资费用。,生产管柱分类,目 录,一、井身结构,二、生产管柱设计原则及分类,三、自喷管柱,四、人工举升管柱,五、注水管柱,六、井下工具,单管合采管柱,特点：,1.,结构简单，施工容易；,2.,适用于多层系统中，进行多层合采；,3.,既适合于前期自喷生产，又可用于后期的射流泵生产；,4.,封隔器和井下安全阀构成安全防溢油的功能，确保油井安全,。,安全阀控制管线,井下安全阀,生产油管,循环滑套,可取封隔器,NO-GO,导向器,套管,座落接头,油层,人工井底,安全阀控制管线,井下安全阀,生产油管,套管,循环滑套,固定封隔器,座落接头,导向器,油层,人工井底,直接可取式合采管柱,插入可取式合采管柱,插入定位密封,NO-GO,油层,油层,设计要点,一、,封隔器可选用,永久,封隔器或,可回收,封隔器，主要根据油藏情况和后期油层改造的条件及可能性来考虑。,二、,滑套设计应尽可能靠近,封隔器顶部,，有利于投产诱喷和修井循环等作业，也可在修井循环时冲洗掉封隔器顶部可能的沉积物，,容易解封,。,三、,管柱下入深度必须,高于,顶部油层顶界，底部必须使用带喇叭口的导向管鞋，便于后期生产测井和连续油管作业、补孔作业，整个管柱的通径也必须考虑这些作业。,四、,管柱是否连接“化学剂注入阀”及其下人深度，视油井的原油物性而定，如果原油析蜡点高，结垢严重或稠油则要考虑下人“化学剂注入阀”；否则可以不要。,单管分采管柱,特点：,1.,适合于两层系油藏进行单独分采、不控制合采或控制合采，通过,钢丝作业,加以实施；,2.,既适合前期自喷生产，也可用于后期的射流泵生产。,安全阀控制管线,井下安全阀,分层封隔器,（单卡瓦）,NO-GO,导向器,套管,座落接头,油层,人工井底,安全阀控制管线,井下安全阀,生产油管,套管,循环滑套,导向器,直接可取式分采管柱,插入可取式分采管柱,定位密封总成,NO-GO,循环滑套,生产油管,防砂封隔器,滑套或油嘴,生产筛管,分层密封,隔离封隔器,坐落接头,油层,油层,油层,底部封隔器,油层,油层,滑套或油嘴,设计要点,一、,如果油井有多层可以,(,或必须,),独立生产的层系，可以,增加封隔器再行分层,。,二、,如果两个,(,或三个,),封隔器都采用液压坐封式，应选用“,选择性坐封,”的封隔器，,由底到顶,逐个坐封和验封；底部封隔器也可采用永久封隔器。,三、,如果油气产量较高，生产年限预计较长，正对着射孔层位的油管应采用,厚壁油管。,思考问题,该生产管柱类型的自喷井修井压井后容易出现什么情况，需要如何处理？,典型实例：,WZ12-1-A3,井自喷管柱图,分三层可合采也可分采，分采通过开关滑套和坐入堵头实现，,8,号滑套作为作业时压井循环通道用,思考问题,该联作管柱类型的自喷井在投产方面有何优点？,典型实例：,WZ11-1-A6,井,TCP,与生产管柱联作,自喷管柱图,该管柱是带射孔枪联作自喷管柱，通过射孔枪射开下层自喷生产。,双管分采管柱,特点：,1.,该管柱特别适合于压力系统、原油物性、地层参数等,差异很大,的两个层系需分采的油藏；,2.,前期两管各自生产，后期可以进行射流泵生产，也可以,A,、,B,层互相带动合采生产；,3.,该管柱结构仅适应生产套管,等于或大于,244.5mm(9-5/8in),。,安全阀控制管线,井下安全阀,双管封隔器,带孔管,负压阀,9-5/8 “,套管,座落接头,油层,人工井底,双管分采管柱,循环滑套,生产油管,伸缩接头,循环滑套,生产油管,油层,固定封隔器,定位密封总成,密封筒,带孔管,座落接头,典型实例：,WZ10-3-14B,井双管管柱,1.,这是双管管柱，伸缩节起到调节井口由于长、短管长度不同造成无法连接油管挂问题；,2.,可实现两个层压差较大而能同时生产，因此下两个管分采。,产。,思考问题,双管柱分采有什么优点,目 录,一、井身结构,二、生产管柱设计原则及分类,三、自喷管柱,四、人工举升管柱,五、注水管柱,六、井下工具,1,概述：,电潜泵采油是为适应经济有效地开采地下石油而逐渐发展起来日趋成熟的一种人工采油方式。,它具有排量扬程范围大、功率大、生产压差大、适应性强、地面工艺流程简单、机组工作寿命长、管理方便、经济效益显著的特点,。电潜泵采油在井下机组设计、制造及油井选择、机组选型成套、工况监测诊断及保护、分层开采和测试等配套工艺方面日益完善，在制造适应高温、高粘度、含砂、高含气、含,H,2,S,和,CO,2,等恶劣环境的电潜泵机组方面也取得了很大进展。不仅用于油井采油，还用于气井排液采气和水井采水注水。,电潜泵管柱,电潜泵管柱,电潜泵工作原理：,电潜泵采油是为适应经济有效地开采地下石油而逐渐发展起来日趋电潜泵是由,多级叶导轮串接,起来的一种,电动离心泵,，除了其直径小长度长外，工作原理与普通离心泵没有多大差别。,工作原理是：,当潜油电机带动泵轴上的,叶导轮高速旋转,时，处于叶轮内的液体在,离心力,的作用下，从叶轮中心沿叶片间的流道甩向叶轮的四周，由于液体受到叶片的作用，其,压力和速度同时增加,，在导轮的进一步作用下速度能又转变成压能，同时流向下一级叶轮入口。如此逐次地通过多级叶导轮的作用，流体压能逐次增高而在获得足以,克服泵出口以后管路阻力的能量时而流至地面,，达到石油开采的目的。,多级离心泵,1,A,、井下部分,3.,潜油电机,4.,小扁电缆,5.,保护器,6.,分离器,7.,离心泵,10.,油管,15.,泄流阀,B,、井上部分,11.,接线盒,12.,控制柜,13.,变压器,14.,井口,17.,潜油电缆,潜油电泵系统组成,电泵选型设计要点,为了合理地选择电潜泵，使其运行最可靠及最经济，在选型设计时，一般遵循以下原则：,1.,合理选择泵型，使泵在,最高效率点,附近工作。,2.,泵的,额定排量,和,油井产能,相匹配，额定扬程等于油井的总动压头。,3.,电机的输出功率能够满足,举升液体,所需功率要求，尽可能涵盖较宽的地层变化范围。,4.,其它如电缆的选择，在保证套管尺寸要求的情况下，电缆的耐压和型号选择要尽量大一些，以,减少功率损失,。,生产油管,电潜泵总成,9-5/8 “,套管,电潜泵管柱,电潜泵总成,动力电缆,卸油阀,单流阀,生产油管,动力电缆,电潜泵,Y,管柱,电缆穿透器,井下安全阀,电缆封隔器,控制管线,放气阀,Y,接头,电缆封隔器,电缆穿透器,井下安全阀,定位密封,生产滑套,防砂管,座落接头,NO-GO,7 ”,套管,导向器,堵塞器座,带孔管,控制管线,放气阀,分层密封,常见电泵管柱,电潜泵总成,电潜泵毛细管管柱,电潜泵总成,动力电缆,卸油阀,单流阀,生产油管,动力电缆,电潜泵丢手管柱,电缆穿透器,井下安全阀,放气阀,电缆封隔器,电缆穿透器,井下安全阀,打捞,/,定位密封,生产滑套,防砂管,座落接头,NO-GO,7 ”,套管,导向器,控制管线,放气阀,电缆封隔器,毛细管,抽油杆,氮气筒,生产油管,丢手管柱总成,单流阀,卸流阀,控制管线,9-5/8 “,套管,套管,常见电泵管柱,分支井眼,(,裸眼,),悬挂封隔器,电潜泵总成,电缆封隔器,电缆穿透器,动力电缆,控制管线,放气阀,生产油管,主井眼,(,裸眼,),生产筛管,循环阀,9-5/8”,套管,分支井合采管柱,常见电泵管柱,典型实例：,文昌,13-2-A1,井单管电泵管柱,该种管柱结构是井下各层压力系数差不多，可实现合采，否则，只有作业起电泵通过钢丝作业开关滑套调层。,产。,思考问题,该生产管柱类型的电泵井在修井期间如何建立压井循环？,典型实例：,WZ12-1-A8,井带,Y-Tool,电泵管柱,该管柱也可作为自喷管柱，把,12,号的堵头捞出来就是自喷管柱，不能实现自喷时，投入堵头于,12,处，起电泵生产。,产。,思考问题,1,、不捞,12,号堵头可以自喷生产吗？,2,、不投,12,号堵头可以电泵生产吗？,3,、修井完准备电泵生产之前，油管试压合格后，在泄油管压力时需要注意什么细节？,Y-Tool,结构图,Y,型工具,接油管,接电泵,机组,思考问题,带,Y-TOOL,和不带,Y-Tool,的电泵井在生产和修井期间有何不同工序和优缺点？,典型实例：,WZ12-1-,某井带,Y-Tool,电泵,分采,管柱,这是可调分层开采或合采生产管柱，通过钢丝作业对滑套进行开关，可进行封上采下、封下采上或封上下采中间等的分采或合采生产,产。,思考问题,更换层位生产时需要压井作业吗？,典型实例：,WZ12-1N-B20,井,ESP-Y-Tool-TCP,联作管柱,1.,2003,年该项工艺首次应用于南海西部油田，,WZ12-1-A8,和,WZ12-1-B20,井,产。,2.,减少了一趟起,TCP,管柱和射孔后压井的工序，节省了作业时间；,3.,ESP-TCP,联作射孔后不用压井，可以避免因压井作业对储层带来的,二次潜在伤害,；,4.,可以根据需要设计,负压射孔,，射孔后马上投产，对于地层压力低，自喷能力弱的井，具有较大的优越性和经济效益,典型实例：,WZ11-4N-A2,井带,Y-Tool,双电泵分采,生产管柱,1.,涠洲,11-4N,油田,5,口井下入双电泵生产管柱。,2.,中心管两个滑套控制开采层位产。,思考问题,双泵管柱有什么优点,典型实例：,WZ11-1-A1,井电泵气举联作管柱,气举管柱,特点：,1.,既适用于地层压力较高和供液能力充足的,连续气举井,，也适应低压低产井的,闭式间歇气举,；,2.,可注入,化学剂,进行防垢、防蜡、防腐等工艺措施；,3.,在油管和环空都有,安全阀,，以控制意外溢油事故，有效地将油气密闭在井筒中；,4.,可进行,生产测试,和,过油管,作业；,5.,可适时实施选择性分采合采，消除层间干扰；,6.,在实施气举时可视产量压力情况在,不动管柱,的情况下，调整下,入深度及级数,。,射流泵管柱,特点：,1.,泵,结构紧凑、简单,，井下无运动部件，结实耐用，配套灵活，维修方便；,2.,能够抽汲,含砂或高气油比原油,，腐蚀性流体，稠油；,3.,适用的井深和产量范围广；,4.,性能可靠，运转周期长；,5.,检泵和调参作业方便,，适应于边远井、大斜度井和水平。,生产油管,套管,射流泵管柱,封隔器,阀座总成,射流泵总成,动力液（环空）,混合液（油管）,地层液,螺杆泵管柱,特点：,1.,结构简单、尺寸小，重量轻,，不会出现泵卡、气锁、被砂蜡垢等堵塞，不会形成乳化液等；,2.,螺杆泵是,开采稠油和含砂油,的一种很好手段，其容积效率随原油粘度升高而升高，不象离心泵随原油粘度升高泵效急剧下降。,螺杆泵总成,油层,抽油杆扶正器,生产油管,抽油杆,套管,扶正器,螺杆泵管柱,限位器,尾管,油层,地面驱动螺杆泵采 油 系 统,潜油螺杆泵采油系统,螺杆泵两种类型,螺杆泵工作原理,螺杆泵又叫渐进容积式泵,(PCP),，由定子和转子组成，两者的螺旋状配合形成多个连续的密封腔室，通过转子的旋转运动使密封腔室不断产生、运移和消失,实现对介质的举升。,目 录,一、井身结构,二、生产管柱设计原则及分类,三、自喷管柱,四、人工举升管柱,五、注水管柱,六、井下工具,合注管柱,适用范围：,1.,某些油田的,开发初期,；,2.,只有一个油层或虽有几个油层，但油层,物性非常近似,，,层间压力差异小,；,3.,各注水层之间的,纵向连通性好,，其间没有明显的隔层。,合注优缺点：,优点：,管柱,结构简单,，现场容易操作。,缺点：,注入的水容易形成,单层突进,，造成开采过程中的层间矛盾。在高渗透层易造成,过早的见水或水淹,，直接影响中低渗透层的出油能力。,注水封隔器,套管,人工井底,注水管,套管,直接可取式合注管柱,插入可取式合注管柱,定位密封总成,注水管,防砂封隔器,生产筛管,隔离封隔器,底部封隔器,导向器,注水层,注水层,注水层,注水层,注水层,注水层,井下安全阀,井下安全阀,分注管柱,适用范围：,凡是具有两个或两个以上注水层系，都应尽量采用分层注水管柱。,分层注水封隔器,盲堵导向器,套管,人工井底,注水管,套管,盲堵导向器,直接可取式,偏心分注管柱,插入可取式,偏心分注管柱,定位密封接头,注水管,防砂封隔器,生产筛管,分层密封,隔离封隔器,底部封隔器,偏心注水工作筒,注水层,注水层,注水层,注水层,注水层,注水层,井下安全阀,井下安全阀,典型实例：,WZ12-1-A9,井分层注水管柱,套管注上层系，油管注中层系，不能有效进行细分注水。后期实施的同心集成细分注水工艺可有效进行,细分注水,。,目 录,一、井身结构,二、生产管柱设计原则及分类,三、自喷管柱,四、人工举升管柱,五、注水管柱,六、井下工具,一、主要功能：,1.,分隔生产层段，防止层间流体和压力的串通、干扰；,2.,满足采油（气）生产和修井作业的各种要求；,3.,保留住套管环空中的封隔液，起到保护套管和安全生产的作用。,用于海上油（气）田完井的封隔器可分为可回收式和永久式两大类型，而按坐封方式，可分为液压坐封、机械坐封和电缆坐封。,封隔器,二、各油田封隔器使用情况：,封隔器,封隔器,三、部分封隔器介绍,1.,这是,Weatherford,的电潜泵封隔器,电潜泵完井用多次座封式封隔器（双管和单管）,直接上提解封,整体芯轴,低成本修复,长管柱或控制管座封（现场多数使用长管柱即油管坐封）,控制管可提供多种用途（即压力、温度监测、化学剂注入、放气，液压管下入等）,适合各种可用的电缆穿透器系统,额定压力,5000psi,封隔器,这是,W12-1,油田起出的旧封隔器，从图上可以看出，有放气阀和电缆穿越管，油管在下面，该封隔器用在,9-5/8,“,套管内，还有用在,7,”,套管内封隔器。,封隔器,2.,这是,HALLIBURTON,的“,PHL”,型双卡瓦液压坐封单管封隔器结构图,该封隔器的特点是采用上卡瓦代替传统式的水力锚，因而具有结构简单，外径小，耐大压差而又价格低的特点。,在同一管串中多个封隔器调整不同的坐封压力等级，实现分别坐封，验封、满足单管分层分采的需要。,封隔器,3.,这是,OTIS,的,RH,（单管）和,RDH,（双管）液压坐封封隔器,地面控制井下安全阀,井下安全阀：,是井中流体非正常流动的控制装置，海上生产设施发生火警，管线破裂等非正常情况时，能自动关闭，实现井中流体的流动控制，防止溢油事故。一般下在泥线以下,20,米,常用井下工具,井下,安全阀,连接于生产管柱,建立或关闭油管通道,实现井下关井,通过地面液压控制，实现开关,59,通过地面加压，从传压孔处压入液压油，液压油推动活塞及中心管移动，同时压缩弹簧，中心管顶开阀板，井下安全阀处于打开状态。,将液控管线压力泄掉，中心管和活塞在弹簧力的作用下回到原位，阀板在扭簧作用下关闭，封闭油管的生产空间，井下安全阀即处于关闭状态。,2,、结构原理,滑套,滑套：,主要用来提供油管和环空之间的流通通道，有下列用途：,1,）自喷井完井后用柴油替出完井液进行诱喷；,2,）修井时循环压井液通道；,3,）多油层井内，,选择性对不同的油层进行生产,、测试或增产措施；,4,）注水井笼统注水通道；,5,）气举,；,6,）坐挂射流泵；,7,）多层混采；,8,）下入堵塞器关井或油管试压；,9,）循环化学剂防腐等。通过钢丝作业进行开关。,滑套应尽可能靠近封隔器顶部，有利于投产诱喷和修井循环等作业，也可在修井循环时冲洗掉封隔器顶部可能的沉积物，容易解封。,滑套,滑套：,右图为两种滑套：,a,为新型滑套，密封件采用热塑性合成材料，提高了使用寿命和能在高温下使用；,b,的密封元件采用橡胶制造，易磨损，使用寿命短。,开关工具,工作筒,工作筒：,工作筒的用途：,（,1,）坐入堵塞器,；（,2,）坐入井下自动控制安全阀；（,3,）坐入单流阀,；（,4,）下入减压工具（节流嘴）以降低井口压力：（,5,）与抛光短节配合，安装分离套或短节，修补油层附近的损坏的油管或加厚管；,（,6,）坐挂井下测量仪器；（,7,）钢丝作业时，可防止工具串落入井底。,伸缩节,伸缩节：,1.,生产过程：如油井转注、热采，以及采取增产措施，如酸化压裂等，因温度和,/,或压力变化引起油管长度变化时，,进行管柱长度补偿，以减少管柱的应力,。,2.,完井过程：完井作业时进行长度调节，如双管完井长短管并排下入时,调节短管长度。,Y,型接头,Y,型接头：,1.,结构如右图，上出口连接生产管柱，右出口连接单流阀、电泵机组，左出口连接测试侧管。,2.,一般来说，要使,NO-GO,工作筒尽量靠近生产油层，以便测试到准确的地层压力。,单流阀,单流阀：,一般连在泵以上,2-3,根油管上（对于单管），气油比特高的可多于,3,根油管。单流阀的主要作用有以下几点：,1.,防止停泵后管柱内液体回流引起电机反转，引起机组反转脱扣。,2.,泵重新启动时，管柱内充满液体，容易启动。,3.,在含游离气的井，在泵和单流阀之间有足够的空间使泵中的气体跑掉，使泵充满液体，泵能有效地重新启动。,4.,可作为坐封液压封隔器时的承压堵头。,5.,保持足够高的回压，使得泵在启动后能很快在额定点工作。,这是单流阀实物图形，只能是流体从下往上流动，不能使流体向下流动,放气阀,放气阀：,该阀是一个常闭阀，当控制管线加压达到开启压力后，弹簧压缩活塞使阀的内外孔相通，封隔器在环空内上下连通达放气目的。在应急状态时，泄掉控制管线压力，阀自动关闭以确保油井安全。也可作为注水通道,。,谢 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