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        氣舉采油模擬試驗系統(tǒng)設計方案

        2021-08-27 09:15:48梁升平趙曉龍邢有為
        設備管理與維修 2021年11期
        關鍵詞:計算機工藝系統(tǒng)

        李 垚,梁升平,趙曉龍,邢有為

        (1.長慶油田分公司第六采油廠,陜西榆林 718606;2.渤海裝備鉆采裝備銷售公司,天津 300280;3.海洋石油工程股份有限公司,天津 300450)

        0 引言

        氣舉采油是把一定量的高壓天然氣通過油套環(huán)空經(jīng)氣舉閥連續(xù)不斷地注入油管,在油管內與井液充分混合形成混合流體,從而降低井液密度,能在較低的地層壓力條件下將混合井液舉出,達到舉升采油的目的。氣舉采油因管理方便、操作成本低、產量調節(jié)靈活等優(yōu)勢,以及對海上采油、斜井、含砂、含氣較多和含有腐蝕性成分的油井良好的適應性,被更多地選擇,正在全球越來越廣泛地應用。做好我國自有的氣舉技術品牌,達到性能可靠、質量優(yōu)良、技術先進,氣舉配套工具是非常重要的一環(huán)。一項優(yōu)秀產品的開發(fā),離不開對其各個性能指標的試驗和檢驗,因此,建設研制氣舉采油井下工具性能試驗系統(tǒng)是非常有必要且迫切的。它不僅能滿足我國油田內外業(yè)務迅速發(fā)展和油氣生產低成本高效開發(fā)的需求,還能應對氣舉采油技術在新領域應用方面的挑戰(zhàn),迫切需要建設和完善氣舉試驗基地,提升氣舉采油工藝技術及氣舉配套工具研發(fā)能力,加快科技成果轉化與產業(yè)化發(fā)展。

        1 試驗系統(tǒng)依據(jù)的標準規(guī)范

        試驗系統(tǒng)依據(jù)的標準規(guī)范主要有SY/T 5810—2003《連續(xù)氣舉采油井設計及施工作業(yè)》、SY/T 6644—2018《使用注入壓力操作閥的連續(xù)氣舉井設計推薦作法》、SY/T 6401—1999《氣舉井下裝置》、SY/T 5871—1993《丟手可鉆封隔器》、SY/T 5106—2019《油氣田用封隔器通用技術條件》和SY/T 6400—1999《氣舉閥性能試驗方法》。

        2 試驗系統(tǒng)規(guī)劃方案

        通過對現(xiàn)有氣舉工藝模擬系統(tǒng)的試驗設備、地面氣液流程、提升裝置和井口設備等的改造升級和配套完善,可實現(xiàn)氣舉新工藝試驗功能,如間歇氣舉采油工藝、柱塞氣舉采油工藝、噴射氣舉采油工藝和雙管氣舉采油工藝,實現(xiàn)氣舉采油工藝過程模擬、錄取氣舉采油參數(shù),同時也可以對氣舉工具進行井下環(huán)境模擬和性能參數(shù)測試。

        利用氣舉室外模擬試驗井可進行的氣舉試驗見表1。

        表1 室外模擬試驗井試驗項目

        3 試驗系統(tǒng)組成

        連續(xù)氣舉采油工藝就是將高壓氣體連續(xù)不斷地注入井筒,通過氣液混合來降低井筒中流體密度,從而降低井底流壓,在井底形成足夠的生產壓差,使油氣連續(xù)流出并舉升至地面,達到開采目的。

        氣舉模擬試驗系統(tǒng)由模擬試驗井(圖1),以水、氮氣為介質的模擬地面供液供氣系統(tǒng),相應的動力系統(tǒng)和儲存系統(tǒng),一套完整的由計算機測控的自動化控制系統(tǒng)組成。其中,實驗數(shù)據(jù)由計算機自動收集、分類、處理并自動生成試驗報表,裝備具備了自動化、數(shù)字化、智能化的功能;主要試驗裝置為積木式組件設計,通過簡單追加功能可組成其他用途的試驗裝置。除了可完成對井下工具的測試外,還可進行一般的注、采工程工藝試驗,對一些特殊研究課題也提供了一個基本框架,只需加以調配,即可達到試驗要求。

        圖1 氣舉模擬試驗井

        3.1 室外氣舉工藝模擬試驗井

        井控中心1 口300 m 深教學實驗井,1 口600 m 深教學實驗井,井身尺寸7″(17.78 cm)和9″(22.86 cm),改造后配套井下供液供氣旁通管、井口設備和提升裝置等。

        利用室外試驗井模擬實際油井工況,可進行連續(xù)氣舉采油工藝模擬試驗研究。通過改造和配套完善后可以:①實現(xiàn)其他氣舉采油試驗項目;②實現(xiàn)其他無桿泵采油工藝、采油方式模擬試驗研究;③滿足不同規(guī)格井下工具工作性能測試要求。

        通過開展多種氣舉模擬試驗,可模擬氣舉采油工藝過程,錄取氣舉采油主要工藝參數(shù),從而對氣舉設計計算參數(shù)進行驗證和修正,并對現(xiàn)場氣舉工況診斷技術進行驗證。

        3.2 供液供氣系統(tǒng)

        本模擬試驗需要注入試驗井的液體和氣體分別由一套供液系統(tǒng)和一套供氣系統(tǒng)提供,供液量和供氣量由計算機測控系統(tǒng)控制(圖2)。

        圖2 模擬試驗工藝流程

        在模擬井筒中按試驗規(guī)程下入連續(xù)氣舉采油完井管柱,配套連接好地面及井口設備,井筒中先由供液系統(tǒng)注入一定設計要求的水量,即達到一定高度的動液面,再由供氣系統(tǒng)按設計的注氣量和壓力從油套環(huán)空注入井筒,啟動模擬井逐級卸載并達到穩(wěn)定的出液狀況。在地面配套控制、計量和測試設備進行參數(shù)錄取,井下下入傳感器等監(jiān)測設備進行數(shù)據(jù)記錄,最后所有記錄的試驗數(shù)據(jù)均通過計算機測控系統(tǒng)傳入計算機中進行分析處理。

        3.3 提升系統(tǒng)

        提長系統(tǒng)由井架、懸吊系統(tǒng)、提升動力源和絞車組成,主要完成模擬試驗時工藝管柱的起下。

        4 工藝模擬試驗的計算機測控系統(tǒng)

        計算機測控系統(tǒng)主要完成對試驗裝置載荷、機械力、液壓力、流量等參數(shù)的測量和控制,旋轉時線速度、角速度的測量和控制,上下移動時位移和速度的測量和控制,并完成所有試驗項目數(shù)據(jù)采集,試驗結果線圖和報表的生成,試驗過程動畫顯示,根據(jù)試驗內容設置機械裝置的安全參數(shù)、工況監(jiān)測和報警后的自動安全處理。

        試驗過程可以通過測控計算機實現(xiàn)自動控制、實時數(shù)據(jù)采集和處理,也可以通過儀表柜的電動開關手動控制。

        5 結束語

        近年來氣舉采油技術的應用范圍逐步擴大,我國氣舉技術的服務領域已從吐哈油田推廣應用到塔河、塔里木、克拉瑪依、青海、玉門、長慶、冀東和中海油平湖等9 個油田和國外哈薩克斯坦、蘇丹等多個國家,并且隨著油田海外油氣業(yè)務的迅速擴大、氣舉工藝及井下工具技術的不斷提升,將為我國在氣舉采油方面帶來更加廣闊的國內外市場。

        氣舉采油井下工具測試系統(tǒng)的建成,將為未來氣舉新技術、新課題的研發(fā)提供強大的技術試驗平臺。利用該測試系統(tǒng)基礎平臺,通過研究試驗開發(fā)出新的氣舉技術,并將成果應用推廣服務于國內外油田市場,且以合理的費用追求市場效益最大化,為低成本氣舉采油技術在油田現(xiàn)場廣泛應用打下堅實的基礎,大幅提高氣舉技術現(xiàn)場應用的成功率,為油田帶來可觀的經(jīng)濟效益。

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