采油管柱

普通采油管柱是相對于稠油采油管柱而言的，為了適應(yīng)地層能量、井況及產(chǎn)出液物理性質(zhì)的生產(chǎn)要求，經(jīng)過長期的研究及應(yīng)用，普通采油管柱種類繁多，已形成系列化，現(xiàn)場應(yīng)用較多、技術(shù)比較成熟的有兩類：有桿抽油泵采油管柱及無桿泵采油管柱。

采油管柱有桿抽油泵采油管柱

有桿抽油泵采油管柱分為普通有桿抽油泵采油管柱和特殊有桿抽油泵采油管柱兩大類。其中僅由油管、抽油桿、標(biāo)準(zhǔn)抽油泵、篩管及絲堵組成時(shí)稱為普通有桿抽油泵采油管柱；在特殊井況及產(chǎn)出液的油井中，需要在管柱上配套使用輔助工具或特殊抽油泵才能完成原油開采，這種管柱稱為特殊有桿抽油泵采油管柱。

一、普通有桿抽油泵采油管柱

(1)結(jié)構(gòu)

主要是由抽油桿、油管、標(biāo)準(zhǔn)抽油泵(標(biāo)準(zhǔn)管式抽油泵或標(biāo)準(zhǔn)桿式抽油泵、篩管及絲堵組成的采油管柱，如圖1所示。

(2)工作原理

利用抽油桿將抽油機(jī)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)傳遞至標(biāo)準(zhǔn)抽油泵，使活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)對井筒內(nèi)的井液增加能量，井液通過油管舉升至地面，完成人工舉升。

(3)技術(shù)指標(biāo)

正常排量范圍：1—100m3/d；正常下入深度范圍：<3000m

(4)適應(yīng)性分析

①管柱配套使用標(biāo)準(zhǔn)管式抽油泵時(shí)，排液量較大，但在起下作業(yè)時(shí)，需要起下全部管柱，非生產(chǎn)時(shí)間較長，修井費(fèi)用高，因此多在淺井或中深井中使用。

②管柱配套使用標(biāo)準(zhǔn)桿式抽油泵時(shí)，排液量較小，在起下作業(yè)時(shí)，不需要起下全部管柱，非生產(chǎn)時(shí)間較短，因此多在低產(chǎn)或深井中使用。

③管柱在井液黏度400mPa·s以下免修期平均二年，但不適用于大斜度井、水平井、稠油井、出砂井、高油氣比井；

④管柱適宜自動(dòng)控制，不適宜海上及市區(qū)生產(chǎn)。

二、特殊有桿抽油泵采油管柱

1、防砂卡抽油泵管柱

(1)結(jié)構(gòu)

主要是由抽油桿、油管、防砂卡抽油泵及絲堵組成的采油管柱，如圖2

(2)工作原理

抽吸過程與標(biāo)準(zhǔn)管式泵相同，防砂卡抽油泵雙筒環(huán)形空間沉砂結(jié)構(gòu)可消除管柱在出砂油井生產(chǎn)過程中或中途停抽時(shí)，因泵上管柱積砂及砂子進(jìn)人柱塞與泵筒之間造成的砂卡，減少泵的磨損，延長管柱生產(chǎn)周期。

(3)技術(shù)指標(biāo)

正常排量范圍：1～100m3/d；正常下入深度范圍：<3000m

(4)適應(yīng)性分析

管柱適應(yīng)含砂量<5%的出砂井生產(chǎn)，可防止砂卡，其他管柱適應(yīng)性與普通有桿抽油泵采油管柱配套使用標(biāo)準(zhǔn)管式抽油泵相同。

2、防氣鎖泵管柱

(1)結(jié)構(gòu)

主要是由抽油桿、油管、環(huán)閥式防氣泵、封隔器式螺旋沉降氣錨、篩管及絲堵組成的采油管柱。如圖3所示。

(2)工作原理

管柱配套使用環(huán)閥式防氣泵、封隔器式螺旋沉降氣錨，減少管柱在高氣油比井生產(chǎn)時(shí)氣體的不利影響，提高管柱的工作效率。

(3)技術(shù)指標(biāo)

正常排量范圍：1.00m3/d；正常下入深度范圍：<3000m

(4)適應(yīng)性分析

用于氣油比達(dá)420的油井生產(chǎn)，減少氣體對管柱的不利影響，可防止氣鎖，提高泵效，其他管柱適應(yīng)性與普通有桿抽油泵采油管柱配套使用標(biāo)準(zhǔn)管式抽油泵相同。

3、液壓反饋抽稠泵管柱

(1)結(jié)構(gòu)

主要是由抽油桿、油管、液壓反饋抽稠泵、篩管及絲堵組成的采油管柱，如圖4所示。

(2)工作原理

利用液壓反饋抽稠泵結(jié)構(gòu)，減少管柱在稠油井生產(chǎn)中因黏滯阻力過大造成的抽油桿柱下行困難及吸入差的不利影響，提高管柱的工作效率。

(3)技術(shù)指標(biāo)

正常排量范圍：1.100m3/d；正常下入深度范圍：<3000m

(4)適應(yīng)性分析

用于原油黏度小于4000mPa·s的稠油井，減少稠油對管柱的不利影響，其他管柱適應(yīng)性與普通有桿抽油泵采油管柱配套使用標(biāo)準(zhǔn)管式抽油泵相同。

采油管柱無桿泵采油管柱

不需要抽油桿生產(chǎn)的采油管柱稱為無桿泵采油管柱?，F(xiàn)場應(yīng)用較多、技術(shù)比較成熟的有兩類：潛油電泵采油管柱及水力噴射泵采油管柱。

一、潛油電泵采油管柱

(1)結(jié)構(gòu)

潛油電泵采油管柱，主要由兩部分組成，如圖5所示。①潛油機(jī)組：電機(jī)、保護(hù)器、油氣分離器、多級潛油離心泵等。外形受油層套管尺寸的的限制，被制造成為細(xì)長園柱體形狀，長度可達(dá)幾十米，為了制造、運(yùn)輸及安裝方便，各組件分節(jié)制造，長度一般不超過8m。在現(xiàn)場下井時(shí)，用花鍵連接，外殼用法蘭螺栓連接，以上各主要部件都有各種規(guī)格以滿足不同油井的要求。機(jī)組的下面安裝有扶正器，上面安裝有單流閥和泄油器。

②專用電纜：大、小扁潛油電纜，外形扁平。

(2)工作原理

自于地面的電力經(jīng)過專用電纜使井下電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)并帶動(dòng)離心泵工作，井液在離心泵的作用下將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓頭，經(jīng)油管被舉升到地面。為了防止井液進(jìn)入電機(jī)，承受泵的軸向負(fù)荷的作用，在潛油電機(jī)上配套使用保護(hù)器。為了減少游離氣對離心泵的不利影響，在離心泵的吸入口配套使用油氣分離器。

(3)技術(shù)指標(biāo)

正常排量范圍：80—905m3/d；正常下入深度范圍：<2000m

(4)適應(yīng)性分析

①排量調(diào)節(jié)范圍寬，可在額定排量的10%一100%范圍內(nèi)正常工作，耐腐蝕，工作溫度可達(dá)200℃。但存在井口工作壓力高，地面污水處理負(fù)擔(dān)大的問題。

②適用于受水驅(qū)控制的油井、高含水液量大的油井和低氣液比的油井。適用于斜井、稠油井、高含砂井生產(chǎn)。

③作業(yè)施工工序較多，一次性投入大，不適應(yīng)高含氣井生產(chǎn)。

二、水力噴射泵采油管柱

(1)結(jié)構(gòu)

主要是由油管、水力噴射泵、封隔器等組成的采油管柱，如圖6所示。

(2)工作原理

從套管進(jìn)人的高壓動(dòng)力液通過水力噴射泵將封隔器以下的井液抽吸并排出地面。

(3)技術(shù)指標(biāo)

正常排量范圍：1-100m3/d；正常下入深度范圍：<3000m

(4)適應(yīng)性分析

①水力噴射泵無運(yùn)動(dòng)部件，允許使用低質(zhì)量的動(dòng)力液，對高含水井、出砂井、高氣液比井的適應(yīng)性強(qiáng)。但存在效率低(低于30%)，要求井口工作壓力高，地面污水處理負(fù)擔(dān)大的問題。②受封隔器使用條件限制，不宜在大斜度井和水平井中使用。③對于套管耐壓強(qiáng)度低或封隔器以上套管漏失的井不適用。

采油管柱普通抽稠泵采油管柱

(1)管柱結(jié)構(gòu)

主要是由抽油桿、油管、管式抽稠油泵、篩管及絲堵組成的采油管柱。

(2)管柱工藝原理

利用抽油桿將抽油機(jī)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)傳遞給管式抽油泵或桿式抽油泵，使活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)對井筒內(nèi)的井液進(jìn)行抽吸，井液通過油管到達(dá)地面，完成人工舉升。

(3)主要技術(shù)指標(biāo)

適應(yīng)井斜度≤45。；井深≤2000m；最高工作溫度200℃；最高工作壓差25MPa；含水≤90%。

(4)管柱適應(yīng)性分析

管柱適應(yīng)稠油井生產(chǎn)，可防止砂卡，其他適應(yīng)性與普通有桿抽油泵采油管柱配套使用標(biāo)準(zhǔn)管式抽油泵相同。

采油管柱電加熱開采管柱

一、空心抽油桿加熱采油裝置

空心抽油桿加熱采油裝置是在空心桿內(nèi)下人加熱電纜，使空心抽油桿和加熱電纜組成集膚加熱體，利用工頻集膚加熱原理使原油在井筒內(nèi)得到降黏。這套裝置是當(dāng)前國內(nèi)稠油開采過程中井筒舉升工藝的創(chuàng)舉。

(1)裝置構(gòu)成

空心抽油桿工頻電熱采油裝置主要由空心抽油桿、特種電纜、電控柜、特種變壓器四個(gè)部分組成，如圖7所示。

①空心抽油桿?？招某橛蜅U除了將抽油機(jī)的動(dòng)力傳給抽油泵外，還可使特種電纜穿過泵筒，下到泵下進(jìn)行加熱，降黏減阻，使原油充分人泵，提高泵效。

②特種電纜。它是根據(jù)空心桿越泵加熱的需要，針對井筒溫度的高低、下井深度的不同而特制的專用電纜。

③電控柜。

④特種變壓器。特種變壓器是根據(jù)空心抽油桿工頻電加熱采油裝置的供電需要，按常規(guī)泊浸電力變壓器的使用條件設(shè)計(jì)制造的，并依據(jù)油井的分布情況和所需功率，分單井點(diǎn)和多井點(diǎn)(平臺(tái)井)選用相適應(yīng)的特種變壓器。

(2)工作原理

空心抽油桿工頻電熱采油裝置的加熱原理是：特種電纜由電纜引入器插入空心抽油桿內(nèi)，與電路連接器形成回路。通電后在兩個(gè)載流導(dǎo)體上形成電流方向相反，數(shù)值大小相等的條件，在空心桿內(nèi)壁產(chǎn)生工頻集膚效應(yīng)，使電流集中在管壁極薄層內(nèi)流過，從而大幅度增加了交流阻抗。在集膚效應(yīng)、鐵損、臨近效應(yīng)和屏蔽效應(yīng)的共同作用下，產(chǎn)生熱量實(shí)現(xiàn)電熱轉(zhuǎn)換。由于加熱體在油管內(nèi)部，故產(chǎn)生的熱量隨時(shí)被所舉升的介質(zhì)帶走，實(shí)現(xiàn)了對油管內(nèi)部原油自下而上的全過程加熱。又因發(fā)熱量的大小可由加熱電功率控制、調(diào)整，故完全可以滿足設(shè)計(jì)要求，保證油井正常生產(chǎn)。

二、空心抽油桿越泵電熱采油技術(shù)及配套裝置

空心抽油桿越泵電熱采油裝置是一種新型的稠油開采技術(shù)，其核心是采用空心環(huán)流泵取代管式抽油泵，把空心抽油桿直接穿過泵筒、下到尾管內(nèi)。利用工頻集膚效應(yīng)原理，實(shí)現(xiàn)泵上、泵內(nèi)、泵下對油流進(jìn)行加熱降黏，從而保證了油井正常生產(chǎn)。

(1)裝置構(gòu)成

空心抽油桿越泵電熱采油裝置主要由空心抽油桿、特種電纜、空心抽油泵、電控柜、特種變壓器五個(gè)部分組成(圖8)。

①空心抽油桿：技術(shù)參數(shù)及組成詳見關(guān)于空心桿的簡介。

②特種電纜：技術(shù)參數(shù)及分類詳見關(guān)于特種電纜的簡介。

③空心抽油泵：空心抽油泵是實(shí)現(xiàn)泵下加熱、降黏的重要組成部分，主要由泵筒系統(tǒng)和柱塞系統(tǒng)組成。泵筒系統(tǒng)由泵筒、固定閥外殼、導(dǎo)流擋塊、護(hù)管等組成；柱塞系統(tǒng)由加長桿、柱塞中心桿、柱塞、柱塞閥座、柱塞閥體、固定閥體、滑動(dòng)密封套、滑動(dòng)密封桿等組成。該泵采用機(jī)械開啟，延長檢泵周期，自動(dòng)泄油，泵效高，金屬密封，耐溫可達(dá)350℃。

空心抽油泵工作原理：當(dāng)抽油機(jī)上行時(shí)，游動(dòng)閥體坐封在游動(dòng)閥座上，從而帶動(dòng)活塞上行，舉升原油，同時(shí)滑動(dòng)密封套在壓差及滑動(dòng)密封桿的摩擦力作用下上行，使固定閥體打開，開始進(jìn)油。當(dāng)抽油機(jī)下行時(shí)，閥體離開閥座，活塞在導(dǎo)流擋塊的推動(dòng)下，開始下移，同時(shí)滑動(dòng)密封套在自重、壓差及滑動(dòng)密封桿的摩擦力作用下向下移動(dòng)，使固定閥體坐封在固定閥座上，原油沿游動(dòng)閥開啟的間隙及出油口流到活塞上部。這樣就完成了一個(gè)沖程的吸排油工作。

④電子控制柜：技術(shù)參數(shù)及組成詳見關(guān)于電控柜的簡介。

⑤特種變壓器：技術(shù)參數(shù)及組成詳見關(guān)于特種變壓器的簡介。

(2)工作原理

空心抽油桿越泵電熱采油裝置的工作原理與現(xiàn)場使用的空心抽油桿泵上電熱采油原理基本一致。加熱過程是將特種電纜由電纜引人器插入空心抽油桿內(nèi)，穿過空心環(huán)流泵，經(jīng)泵下特種空心桿，到達(dá)下端電路連接器，與特種空心桿、柱塞中心桿及空心抽油桿接通，形成回路。通電后使兩個(gè)載流導(dǎo)體基本上形成電流方向相反、數(shù)值大小相等的條件，、在空心桿內(nèi)壁產(chǎn)生工頻集膚效應(yīng)，使電流集中在管膚壁極薄層內(nèi)流過，從而大幅度增加了交流阻抗。在集膚效應(yīng)、鐵損、臨近效應(yīng)和屏蔽效應(yīng)的共同作用下，產(chǎn)生熱量實(shí)現(xiàn)電熱轉(zhuǎn)換。

由于加熱體在油管內(nèi)部，故產(chǎn)生的熱量隨時(shí)被所舉升的介質(zhì)帶走，實(shí)現(xiàn)了從泵下、泵體到泵上對介質(zhì)的全過程加熱。又因發(fā)熱量的大小，可由加熱電功率控制、調(diào)整，故完全可以滿足使用要求，保證油井正常生產(chǎn)。所不同的是空心環(huán)流泵取代了管式抽油泵。把加熱深度延伸到泵下，直至尾管下端，實(shí)現(xiàn)對井筒液流全過程加熱增溫、降黏，較好地解決了泵下油稠入泵難的問題。

我國多數(shù)油田形成于陸相沉積盆地之中，油藏地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，油井完井后，地層能量、井況及產(chǎn)出液物理性質(zhì)多種多樣。在開采原油時(shí)，如果油井的自身能量不能將井筒中的原油舉升到地面，就需要采用以機(jī)械采油為主的方式進(jìn)行人工舉升。采油管柱是機(jī)械采油系統(tǒng)的組成部分，位于井筒內(nèi)，所起的作用是將地面的能量傳遞至井筒中的原油，并且舉升到地面。采油管柱分為普通原油采油管柱與稠油采油管柱兩大類。

為有效降低鉆采、開發(fā)成本，華慶油田研究應(yīng)用分層采油技術(shù)，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，部分井因?yàn)榉飧羝髯廨d荷過大造成管柱彎曲，分采泵無法正常抽汲，針對這一問題，研究設(shè)計(jì)了新型分采工藝管柱，現(xiàn)場試驗(yàn)表明，該分采技術(shù)不但能有效控制坐封載荷，還能有效解決層間干擾，提高單井產(chǎn)量。

1、管柱結(jié)構(gòu)

該工藝管柱主要由分采泵、補(bǔ)償自鎖封隔器、花管等部分組成。

2、工藝原理

通過油管封隔器將補(bǔ)償鎖，如地下開采泵到所需的位置，然后旋轉(zhuǎn)下來通過附件的方式提升機(jī)械封隔器坐封，使封隔器的伸縮補(bǔ)償器在工作狀態(tài)，然后進(jìn)入柱塞和桿柱在完井，匆忙的從要吸煙。低一級的原油通過點(diǎn)對應(yīng)的通道泵室進(jìn)入泵筒和柱塞的混合結(jié)束，然后沿著油管到地上，混合的方式提升點(diǎn)器。

可以有效地控制過程管柱設(shè)置負(fù)載，消除泵筒和油管彎曲，降低處理油井的生產(chǎn)封隔器在向下的蠕變現(xiàn)象，也是有效利用井口設(shè)備（抽油機(jī)井口）原，減少投資，但是這個(gè)過程用封隔器字符串不能再使用，必須更換后解鎖，否則不能再次設(shè)置。這個(gè)過程管柱后解決了封隔器坐封封隔器降低環(huán)形封閉，降低儲(chǔ)層氣體不能排出，容易導(dǎo)致礦業(yè)泵空氣鎖問題。

第一篇　采油管柱

第一章　采油管柱

第一節(jié)　普通采油管柱

一、有桿抽油泵采油管柱

1　普通有桿抽油泵采油管柱

2　特殊有桿抽油泵采油管柱

1）防砂卡抽油泵管柱

2）防氣鎖泵管柱

3）液壓反饋抽稠泵管柱

4）熱固塑尼龍式管桿防磨管柱

5）抽油桿脫接式管柱

6）聲波防蠟管柱

7）皮碗式洗井閥清蠟管柱

8）抽油桿電加熱降黏管柱

9）油管電加熱降黏管柱

10）地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵管柱

11）錨定式油套防磨管柱

12）泵上摻水降黏管柱

二、無桿泵采油管柱

1 潛油電泵采油管柱

2　水力噴射泵采油管柱

第二節(jié)　稠油采油管柱

一、普通抽稠泵采油管柱

二、電加熱開采管柱

1　空心抽油桿電加熱采油管柱

2　空心抽油桿越泵電熱采油技術(shù)及配套裝置

第二篇　注入管柱

第二章　注水管柱

第一節(jié)　注下層注水管柱

一、擴(kuò)張式封隔器注水管柱

二、壓縮式封隔器注水管柱

1 Y111封隔器注水管柱

2 Y221（Y211）封隔器注水管柱

3 Y241封隔器注水管柱

4 Y341封隔器注水管柱

5 Y344封隔器注水管柱

6 Y441封隔器注水管柱

第二節(jié)　分層注水管柱

一、一級兩層分注管柱

1 油套管分注管柱

1）RT11s封隔器油套管分注管柱

2）Y151封隔器油套管分注管柱

3）Y341封隔器油套管分注管柱

4）Y441封隔器油套管分注管柱

2　油管分注管柱

1）K344封隔器分注管柱

2）K344封隔器集成分注管柱

3）Y341封隔器分注管柱

4）Y344封隔器分注管柱

二、兩級兩層分注管柱

1 同心分注管柱

1）Y141封隔器分注管柱

2）K344封隔器分注管柱

3）Y24l封隔器分注管柱

4）Y341封隔器分注管柱

5）Y344封隔器分注管柱

2　偏心分注管柱

1）Y141封隔器分注管柱

2）K344封隔器分注管柱

……

第三章　注蒸汽管柱

第四章　注其他介質(zhì)（空氣、CO2、聚合物、化學(xué)劑）管柱

第三篇　措施管柱

第五章　酸化壓裂管柱

第六章　堵水管柱

第七章　防砂管柱

第八章　找竄封竄管柱

第九章　找漏（查套）堵漏管柱

第十章　測試管柱

第四篇　配套工具

第十一章　生產(chǎn)泵

第十二章　封隔器

第十三章　配水器

第十四章　其他工具

第五篇　附錄

第十五章　管柱力學(xué)計(jì)算

……

《油田采油生產(chǎn)管柱技術(shù)手冊》采油工藝技術(shù)作為重要的工程技術(shù)之一，既是認(rèn)識(shí)油藏、地質(zhì)的重要手段，也是全面實(shí)施油田開發(fā)不可缺少的措施和工藝技術(shù)。在石油勘探過程中，需要采用相應(yīng)的采油工程技術(shù)（如壓裂、酸化）來達(dá)到認(rèn)清油藏的本來面目，從而判斷油田的工業(yè)價(jià)值和開發(fā)的可行性等；在油田投入開發(fā)的過程中，油藏的某些自然規(guī)律如油井產(chǎn)油能力、吸水能力、裂縫分布、地應(yīng)力場等也必須依靠相應(yīng)的采油工程技術(shù)才能獲得正確的認(rèn)識(shí)，并且，油田開發(fā)中油藏工程所要求的許多目標(biāo)和工作都要以采油工程技術(shù)為手段加以實(shí)施，才能取得預(yù)期的效果。