¿Qué es la tecnología de producción de pozos petroleros?
Figura 5-1 Clasificación de los métodos de producción de petróleo
1. Producción de petróleo que fluye
Según la energía del propio yacimiento, el petróleo se extrae del yacimiento. hasta el fondo del pozo y se eleva desde el fondo del pozo hasta la superficie. Este método de producción se denomina producción de aceite por autoinyección. Los pozos de petróleo producidos mediante el método de autoexplosión se denominan pozos de autoexplosión. Los pozos de chorro tienen equipos terrestres simples, fácil operación, alto rendimiento, rápida recuperación de petróleo y buenos beneficios económicos.
(1) Principio de producción de petróleo mediante pozos autoexplosivos
1. Principio La razón por la que los pozos petroleros pueden autoexplotar es porque la energía de formación es suficiente. Los niveles de energía de la formación se reflejan en los niveles de presión del yacimiento. Después de que se abre la formación, el petróleo crudo fluye desde la parte profunda de la formación hasta el fondo del pozo bajo la acción de una presión de formación más alta, superando la resistencia a la filtración de la formación, y la presión restante es la presión del fondo del pozo. Bajo la acción de la presión del fondo del pozo, el petróleo crudo fluye desde el fondo del pozo a lo largo del pozo hasta la boca del pozo. Al mismo tiempo, el gas natural disuelto en el petróleo crudo comienza a separarse y el gas también se convierte en la energía para elevarlo. el petróleo crudo.
2. Cuatro procesos de flujo en pozos de autoexplosión
El flujo de autoexplosión desde el yacimiento de petróleo hasta la estación de transporte de petróleo en la superficie se puede dividir en cuatro procesos de flujo básicos: filtración de la formación. , flujo del pozo Flujo de tubería multifásico, flujo de boquilla y flujo de tubería horizontal, como se muestra en la Figura 5-2.
(1) Filtración de formación: desde la capa de petróleo hasta el fondo del pozo, el fluido se filtra a través del medio poroso, por eso se llama filtración. Si la presión de fondo del pozo es mayor que la presión de saturación, es un flujo de filtración monofásico; si la presión de fondo del pozo es menor que la presión de saturación, es un flujo de filtración multifásico. Durante el proceso de filtración, la pérdida de presión representa aproximadamente del 10% al 15% de la caída de presión total.
(2) Flujo en tubería multifásico en el pozo: flujo en tubería vertical. Desde el fondo del pozo hasta la boca del pozo, el fluido de la tubería asciende. Generalmente, la presión en una determinada sección de la tubería de petróleo es menor que la presión de saturación, por lo que es un flujo multifásico de petróleo, gas o petróleo, gas y agua. El flujo de tubería vertical tiene la mayor pérdida de presión, representando del 30% al 80% de la caída de presión total.
(3) Flujo oral: El líquido que pasa a través del restrictor se llama flujo oral. El caudal de la boquilla es alto y su pérdida de presión representa del 5% al 30% de la caída de presión total.
(4) Flujo de tubería horizontal: después de que el fluido ingresa al oleoducto, fluye a lo largo de la tubería de superficie, que es un flujo de tubería horizontal de múltiples fases. La pérdida de presión del flujo de tubería horizontal generalmente representa del 5% al 10% de la caída de presión total.
Figura 5-2 Cuatro procesos de flujo en un pozo de chorro
1-Infiltración de la formación; 2-Flujo de tubería multifásico en el pozo 3. Flujo de puerto 4-Flujo de tubería horizontal <; /p>
Estos cuatro procesos de flujo están interconectados y se restringen entre sí, y están en el mismo sistema dinámico. La presión residual que fluye desde el yacimiento hasta el fondo del pozo se denomina presión de fondo del pozo (presión de flujo del fondo del pozo). Para un determinado yacimiento, en una determinada etapa de producción, la presión del yacimiento se estabiliza en un determinado valor, y luego la presión del fondo del pozo aumenta y la producción del pozo de petróleo disminuirá cuando la presión del fondo del pozo disminuya, la producción del pozo de petróleo aumentará; . Se puede ver que en la etapa de filtración de la capa de petróleo, la presión del fondo del pozo es la resistencia, mientras que en la etapa de flujo de tubería vertical, la presión del fondo del pozo es la fuerza impulsora para levantar el petróleo y el gas del suelo. La presión restante después de que el petróleo y el gas son empujados hacia la boca del pozo se llama presión de la tubería de la boca del pozo. La presión de la tubería en boca de pozo es la resistencia al flujo vertical de petróleo y gas en el pozo y también es la fuerza impulsora del flujo en boca de pozo.
3. Fuentes de energía y consumo en el flujo de tubería vertical
Dado que la pérdida de presión se consume principalmente en el flujo de tubería vertical, lo siguiente se centra en el flujo de tubería vertical.
1) Flujo de tubería vertical monofásico
Cuando la presión en boca de un pozo de petróleo es mayor que la presión de saturación del petróleo crudo, el pozo es petróleo crudo monofásico. El gas natural se separa del petróleo crudo sólo cuando la presión después de salir del pozo es menor que la presión de saturación. Este tipo de pozo de petróleo pertenece al flujo de tubería vertical monofásico.
La fuente de energía del flujo de tubería vertical monofásico es la presión del flujo en el fondo del pozo. La energía se consume principalmente cuando el líquido fluye desde el fondo del pozo hasta la boca del pozo, superando la resistencia por fricción entre la presión de la columna de líquido equivalente a la profundidad del pozo y la pared vertical de la tubería. Por lo tanto, en el flujo de tubería vertical monofásico, la relación entre el suministro y el consumo de energía se puede expresar mediante la siguiente fórmula de equilibrio de presión:
pf=pH+pfr+pwh
Donde, pf ——Presión de flujo inferior;
ph-presión de columna de líquido;
PFR-resistencia a la fricción;
pwh-presión en boca de pozo.
2) Flujo de tubería vertical multifásico
Cuando la presión de flujo del fondo del pozo es menor que la presión de saturación, el petróleo y el gas ingresan juntos al fondo del pozo y toda la tubería de petróleo se petróleo y gas en dos fases.
Cuando la presión del flujo del fondo del pozo es mayor que la presión de saturación y la presión en la boca del pozo es menor que la presión de saturación, el gas natural disuelto en el petróleo comienza a separarse a una cierta altura en el pozo, es decir, en el punto de presión de saturación. Hay dos zonas de facies en el pozo petrolero, la inferior es la zona monofásica y la superior es la zona bifásica. En la zona de dos fases, el gas y el petróleo se separan y expanden, liberando continuamente la energía de expansión elástica del gas y participando en el levantamiento. Por lo tanto, la fuente de energía del flujo de tubería vertical multifásico es la energía de presión del líquido y el gas que ingresa al fondo del pozo (es decir, la presión del flujo es el gas libre que ingresa al fondo del pozo con el flujo de petróleo y el flujo natural); Gas separado del petróleo durante el proceso de elevación. Energía de expansión del gas. La energía de expansión del gas se puede utilizar de dos maneras: una es que el gas actúa sobre el líquido y empuja el líquido verticalmente hacia arriba; la otra es que el líquido asciende mediante la fricción entre el gas y el líquido;
(2) Equipo de producción de petróleo de pozo de autoinyección
El equipo de producción de petróleo de autoinyección incluye equipos de boca de pozo y equipos de proceso de superficie.
1. Equipo de boca de pozo
El equipo de boca de pozo de un pozo de reventón consta de un cabezal de revestimiento, un cabezal de tubería y un árbol de Navidad de abajo hacia arriba, como se muestra en la Figura 5-3. . El dispositivo de boca de pozo de un pozo autoefluente es el equipo básico de otros tipos de pozos de producción de petróleo, y los dispositivos de boca de otros métodos de producción de petróleo se basan en esto.
Figura 5-3 Esquema estructural del cabezal de pozo autoventilador
1 puerta de extracción de cera; 2 puertas de producción; junta transversal del cabezal de 3 tubos 5; -conjunto de junta transversal de tubería; compuerta de 6 carcasas; manómetro de presión de 11-carcasa; ; cabezal de 14 carcasas; válvula de muestreo de 15; cabezal de 16 tubos
1) Cabezal de carcasa
El cabezal de carcasa está ubicado en el extremo inferior del dispositivo de cabezal de pozo y conecta la carcasa. y Componentes de diversas instalaciones en boca de pozo. Consta de cuerpo, colgador de carcasa y conjunto de estanqueidad. Su función es soportar la gravedad del revestimiento técnico y el revestimiento de la capa de petróleo, sellar el espacio anular entre cada capa de revestimiento, proporcionar una conexión de transición para la instalación de dispositivos de cabezal de pozo superior, como preventores de explosiones, cabezales de tubería y árboles de Navidad, y pasar a través de el cuerpo del cabezal de revestimiento Los dos puertos laterales de la máquina se utilizan para operaciones como exprimido de cemento, monitoreo de fluidos de pozo y equilibrio de fluidos.
2) Cabezal de tubería
El cabezal de tubería se instala entre el árbol de producción y el cabezal de revestimiento. La superficie de la brida superior es el plano de referencia para calcular la distancia de reabastecimiento de petróleo y los datos de profundidad del pozo. Su función es soportar la gravedad de la tubería en el pozo de petróleo; cooperar con el soporte de tubería para sellar el espacio anular de la tubería y la carcasa; proporcionar una transición para conectar el cabezal de revestimiento y el árbol de Navidad y pasar los dos puertos laterales; (carcasa) en el carrete del cabezal de la tubería válvula de tubería) para completar operaciones como la inyección de líquido equilibrado y la limpieza del pozo.
3) Árbol de Navidad
El árbol de Navidad se refiere a la parte que se encuentra encima de la cabeza del tubo de aceite, y los métodos de conexión incluyen el tipo brida y el tipo abrazadera. La función del árbol de Navidad es controlar y regular la producción de los pozos petroleros, guiar el petróleo y el gas expulsados del pozo hacia el oleoducto y realizar el disparo de las herramientas e instrumentos del fondo del pozo.
Los principales componentes y accesorios del árbol de Navidad tienen las siguientes funciones:
(1) Puerta principal: instalada en el cabezal del tubo para controlar el paso de petróleo y gas al interior del árbol. . Por lo tanto, está completamente abierto durante la producción normal y cerrado sólo cuando el pozo está cerrado por un largo tiempo u otras circunstancias.
(2) Tubería de aceite de cuatro (o tres) vías: sus partes superior e inferior están conectadas a la compuerta de eliminación de cera y a la compuerta principal respectivamente, y sus dos lados (o un lado) están conectado a la puerta de producción. No es sólo un componente de conexión, sino también un canal para la salida de petróleo y gas y para instrumentos de fondo de pozo.
(3) Puerta de producción: Instalada a ambos lados de la tubería de petróleo de cuatro o tres vías, su función es controlar el flujo de petróleo y gas hacia la tubería de petróleo. Durante la producción normal, la compuerta de producción siempre está abierta y solo se cierra cuando se reemplaza la boquilla de inspección o se cierra el pozo petrolero.
(4) Puerta de eliminación de cera: puerta instalada en la parte superior del árbol de Navidad. Manténgalo abierto durante la producción normal para observar la presión de la tubería de aceite. Se puede conectar con el preventor de explosiones y usarse para la eliminación de cera o la prueba de pozos. Puede abrirse durante la eliminación de cera o las pruebas de pozos y cerrarse después de la eliminación de cera o las pruebas de pozos.
(5) Carcasa de cuatro vías: su superficie superior está conectada con la válvula principal, la parte inferior está conectada con el cabezal de la carcasa y los lados izquierdo y derecho están conectados con la compuerta de la carcasa. Es el componente principal para recoger y desviar tuberías y carcasas de petróleo. A través de él se sella el ramal de flujo entre la carcasa de aceite vacía y la carcasa de aceite. La presión externa es la presión de la carcasa y la presión interna es la presión de la tubería.
(6) Compuerta de contrapresión: instalada en el oleoducto detrás de la boquilla de petróleo, se cierra durante la inspección y reemplazo de las boquillas de petróleo, el mantenimiento de las compuertas de producción y las operaciones de reparación de pozos para evitar el reflujo de fluido en el oleoducto. Algunos pozos de petróleo tienen una válvula unidireccional instalada en este lugar en lugar de una compuerta de contrapresión.
(7) Tubería de prevención de reventones: la tubería de prevención de reventones está hecha de un tubo de aceite de φ63 mm (2,5 pulgadas), cubierto con un tubo de aceite de φ89 mm (3,5 pulgadas) y hace circular vapor o agua caliente (aceite) en el Espacio anular para aislamiento (si no se realiza el ciclo de aislamiento, no se necesita chaqueta. Tiene dos funciones en el pozo autosoplante: primero, levantar la herramienta de eliminación de cera y derretir la cera que trae el raspador de cera antes y después). después de la eliminación de la cera; en segundo lugar, para levantar y bajar varias herramientas de prueba y experimento.
(8) Válvula unidireccional: evita que el petróleo crudo que fluye desde la boca del pozo regrese al pozo.
2. Principales equipos para tecnología de superficie
De manera general, en el flujo superficial de boca de pozo de un autoefluente se instala un conjunto de árboles de Navidad que pueden controlar y regular la producción de petróleo y gas. también hay un conjunto de dispositivos para calentar y aislar productos de pozos de petróleo y equipos de boca de pozo, así como dispositivos para medir la producción de petróleo y gas, que incluyen principalmente hornos de calentamiento, separadores de petróleo y gas, bombas centrífugas de alta presión y tuberías de superficie. Esta serie de equipos de proceso también es versátil para otros métodos de recuperación de petróleo.
2. Recuperación mecánica de petróleo
Durante el proceso de desarrollo del campo petrolero, debido a que la presión del yacimiento en sí es muy baja, o la presión del yacimiento cae después de un período de desarrollo, el pozo de petróleo no puede o no puede mantener la erupción espontánea. A veces es posible, pero el rendimiento es muy bajo, por lo que se utiliza energía artificial para extraer petróleo, es decir, se utilizan ciertos equipos mecánicos (superficiales y subterráneos) para extraer petróleo y gas del pozo a la superficie. La producción de aceite mecánico se puede dividir en dos categorías: producción de aceite con bombas de varilla y producción de aceite con bombas sin vástago.
(1) Producción de petróleo con bombas de varilla
Los dispositivos de producción de petróleo con bombas de varilla incluyen unidades de bombeo de viga, dispositivos de bomba para pozos profundos y dispositivos de producción de petróleo con bombas de tornillo accionadas por superficie.
1. Unidad de bombeo tipo viga - dispositivo de bombeo para pozo profundo
1) Unidad de bombeo tipo viga
Para la estructura de la unidad de bombeo tipo viga , consulte la Figura 5-4. Es el principal dispositivo de transmisión mecánica de superficie para la producción de aceite con bombas de varilla. Se puede utilizar con varillas de bombeo y bombas de pozos profundos para bombear petróleo crudo a la superficie. Los pozos de petróleo que utilizan gatos de bombeo a menudo se denominan "pozos de gato de bombeo". La característica de trabajo de la unidad de bombeo de petróleo es la operación continua. Está en el campo durante muchos años y está desatendida. Por lo tanto, los requisitos para la unidad de bombeo deben ser alta resistencia, larga vida útil, cierta capacidad de sobrecarga, instalación y mantenimiento sencillos y gran adaptabilidad.
Figura 5-4 Diagrama estructural de la unidad de bombeo de viga
1 dispositivo de suspensión voladora; viga de 3 escalones; eje de 5 escalones; eje; 8-biela; 10-manivela; 12-polea; 17-eje de entrada; ; 18 Base; 19-Varilla pulida
(1) Funciones del componente principal.
① Cabeza de burro: Instalada en el extremo frontal de la viga, su función es asegurar que la varilla de bombeo esté siempre alineada con el centro de la cabeza del pozo al bombear petróleo. El arco de la cabeza de burro se dibuja con el soporte del soporte como centro y la longitud del antebrazo de la viga como radio.
② Viga: La viga se fija en el soporte. El extremo delantero está equipado con una cabeza de burro para soportar la carga subterránea. El extremo trasero está conectado a la biela, la manivela y la caja de reducción para transmitir la. potencia del motor.
(3) Mecanismo de biela de manivela: Su función es convertir el movimiento de rotación del motor en el movimiento alternativo de arriba a abajo de la cabeza del burro. Hay de 4 a 8 orificios en la manivela para ajustar la carrera.
(4) Reductor: Su función es convertir la rotación de alta velocidad del motor en la rotación de baja velocidad del cigüeñal, y al mismo tiempo soportar el contrapeso.
⑤ Bloque de equilibrio: el bloque de equilibrio se instala en el extremo de la viga o en el cigüeñal de la unidad de bombeo. Su función es: cuando la unidad de bombeo realiza un movimiento hacia arriba, el bloque de equilibrio se mueve hacia abajo para ayudar a superar la carga en la cabeza del burro; durante el movimiento descendente, el motor mueve el bloque de equilibrio hacia arriba para almacenar energía; Bajo la acción del contrapeso, se puede reducir la diferencia de carga entre las carreras superior e inferior de la unidad de bombeo.
⑥ Cordón: Es un conector flexible que conecta la varilla pulida y la cabeza de burro. También se puede utilizar para el diagrama de visualización del dinamómetro.
(2) Principio de funcionamiento.
El motor transmite su rotación de alta velocidad al cigüeñal a través de la correa y la caja de cambios, lo que hace que el cigüeñal realice una rotación de baja velocidad; la manivela impulsa la viga para que oscile hacia arriba y hacia abajo a través de la biela y; haz. Se instala una cabeza de burro en el extremo frontal de la viga. La cuerda que cuelga de la cabeza de burro impulsa la varilla de bombeo para que se mueva verticalmente hacia adelante y hacia atrás. La varilla de bombeo impulsa el movimiento del pistón, bombeando así petróleo crudo fuera del pozo.
2) Bomba de pozo profundo
La bomba de pozo profundo es el equipo de bombeo central del pozo de petróleo. Se baja al pozo a través de la varilla de bombeo y la tubería de petróleo, se hunde hasta una cierta profundidad debajo de la superficie del líquido y envía el petróleo crudo a la superficie mediante succión.
La bomba para pozo profundo se compone principalmente de un cilindro de trabajo (que incluye un cilindro exterior y un casquillo), un pistón, una válvula de desplazamiento (válvula de descarga) y una válvula fija (válvula de succión). se muestra en la Figura 5-5.
Figura 5-5 Diagrama del principio de funcionamiento de la bomba
1-Válvula de descarga; 2-Pistón; 3-Buje; 4-Válvula de succión: La cabeza de burro se eleva, la columna de varilla de bombeo se eleva con el pistón y la válvula de desplazamiento en el pistón se cierra por la presión de la columna de líquido interna. Si la tubería está llena de líquido, se descargará en la boca del pozo una sección de líquido equivalente a la longitud de la carrera del pistón. Al mismo tiempo, disminuye la presión en el cilindro de la bomba debajo del pistón. Cuando la presión en la bomba es menor que la presión de hundimiento (presión de la columna de líquido del espacio circular), la válvula fija se abre bajo la acción de la presión de hundimiento y el petróleo crudo ingresa a la bomba y ocupa el volumen liberado por el pistón, como se muestra. en la Figura 5-5(a).
Carrera descendente: cuando la cabeza del burro se mueve hacia abajo, la columna de la varilla de bombeo se mueve hacia abajo con el pistón, el líquido aspirado por la bomba se comprime y la presión en la bomba aumenta. Cuando esta presión es igual a la presión de la columna de líquido en el espacio anular, la válvula fija se cierra debido a su propio peso. A medida que el pistón continúa cayendo, la presión en la bomba continúa aumentando. Cuando la presión en la bomba excede la presión de la columna de líquido sobre el pistón, la válvula de flotador se abre y el líquido en la parte inferior del pistón ingresa al tubo de aceite superior a través de la válvula de flotador, es decir, el líquido es descargado de la bomba, como se muestra en la Figura 5-5(b).
3) Varillas de bombeo y dispositivos de boca de pozo
(1) Varillas de bombeo.
La varilla de bombeo es una parte importante de la unidad de bombeo. Está conectada a la unidad de bombeo y a la bomba de pozo profundo, y desempeña un papel en la transmisión de energía en el medio. La varilla de bombeo soporta una variedad de cargas durante su proceso de trabajo. La fuerza es extremadamente desigual cuando se mueve hacia arriba y hacia abajo. Es grande cuando sube y pequeña cuando baja. Como resultado de esta acción repetida, es fácil fatigar el metal y romper la varilla de bombeo. Por lo tanto, se requiere que la varilla de bombeo tenga alta resistencia, resistencia al desgaste y resistencia a la fatiga.
La varilla de bombeo es generalmente una varilla hecha de acero redondo macizo. Hay cabezas forjadas en bruto en ambos extremos y una sección cuadrada para conectar roscas y llaves debajo. La varilla de bombeo superior de la sarta de varillas de bombeo se llama varilla pulida. La varilla pulida se utiliza junto con la caja de embalaje de sellado del cabezal del pozo para sellar el cabezal del pozo.
(2) Dispositivo de boca de pozo.
El dispositivo de boca de un pozo de bombeo es similar a un pozo de autoventilación y está sujeto a una presión más baja. Se compone principalmente de una T de carcasa (o T de carcasa), una T de tubería de aceite (o una T de tubería de aceite), una compuerta de goma y una sección de sellado de varilla pulida (o caja de embalaje sellada). El número y métodos de conexión de otros accesorios dependen de las condiciones específicas de cada campo petrolero. Pero no importa la forma que adopte, el dispositivo de boca de pozo de la unidad de bombeo debe tener las funciones de medir indicadores de potencia, niveles dinámicos de líquido, tomar muestras y observar la presión, y debe ser fácil de operar y administrar. La Figura 5-6 muestra el dispositivo de boca de pozo para agregar agua al pozo de bombeo.
Figura 5-6 Dispositivo de mezcla de agua de la unidad de bombeo
1-Compuerta de goma; 2-Válvula de escape de tubería; 3-Puerta principal de prueba 5 - Carcasa; compuerta 6 - compuerta de contrapresión; 7 - válvula de paso (circulación pequeña); 8 - válvula de control de mezcla; 12 - válvula de control de mezcla; de válvulas de compuerta; manómetro de 13 carcasas; sección de sellado de varilla pulida; manómetro de 15 carcasas; válvula de salida de 16 carcasas
2. p>A finales de la década de 1970, las bombas de tornillo comenzaron a utilizarse en la extracción de petróleo crudo. La bomba de tornillo es una bomba de desplazamiento positivo, que se puede dividir en bombas de tornillo accionadas por superficie y bombas de tornillo accionadas por fondo de pozo según la forma de accionamiento.
El equipo de bomba de tornillo impulsado desde tierra se muestra en la Figura 5-7. Consta de un sistema de accionamiento terrestre, una sarta de varillas de bombeo, un centralizador de sarta de varillas de bombeo y una bomba de tornillo. Su principio de funcionamiento es que la bomba de tornillo descarga aceite a través de la cavidad (es decir, la cavidad cerrada formada entre el rotor y el estator). A medida que el rotor gira, la cavidad cerrada se mueve axialmente desde el extremo de succión hasta el extremo de descarga. Cuando la cavidad cerrada desaparece en el extremo de descarga, el petróleo crudo en la cavidad será exprimido uniformemente desde el extremo de succión hasta el extremo de descarga y, al mismo tiempo, se formará una nueva cavidad de baja presión en el extremo de succión para succionar. lejos el petróleo crudo. De esta manera, la cavidad cerrada continúa formándose, moviéndose y desapareciendo, y el petróleo crudo se llena, exprime y descarga continuamente, de modo que el petróleo crudo en el pozo es aspirado y elevado continuamente hasta la boca del pozo a través de la tubería de petróleo. .
Figura 5-7 Diagrama esquemático de la producción de petróleo con bomba de tornillo
1-Gabinete eléctrico; 3-Correa; 5-Caja de engranajes; 7-manómetro de carcasa; 8-varilla de bombeo; 9-tubería; 10-centralizador de varilla de bombeo; 15-dispositivo antiseparación de tubos; - tubo de pantalla; 18 - carcasa; 19 tapón
El dispositivo de producción de petróleo con bomba de tornillo tiene una estructura simple y ocupa poco espacio, lo que es beneficioso para la producción de petróleo en plataformas marinas y pozos en racimo. Solo hay una parte móvil (rotor), adecuada para pozos de petróleo pesado y pozos de producción de arena; desplazamiento uniforme, sin características de descarga de petróleo por pulsación, no hay piezas de válvula ni canales de flujo complejos en la válvula, por lo que la pérdida hidráulica es pequeña; La elevación real de la bomba se ve afectada por la viscosidad del líquido. El impacto es grande, la viscosidad aumenta y la altura de la bomba se reduce considerablemente.
(2) Producción de aceite con bombas sin vástago
La producción de aceite con bombas sin vástago incluye la producción de petróleo con levantamiento de gas, la producción de aceite con bombas centrífugas sumergibles eléctricas, la producción de aceite con bombas de tornillo accionadas por fondo de pozo, la producción de aceite con bombas de pistón hidráulico y recuperación de aceite de bombas de chorro.
1. Producción de petróleo mediante levantamiento de gas
Cuando la energía del petróleo y el gas no es suficiente para mantener el flujo del pozo de petróleo, a fin de permitir que el pozo de petróleo continúe produciendo petróleo. , el gas (gas natural o aire) se presiona artificialmente en el fondo del pozo, utilizando la energía de expansión del gas para elevar el petróleo crudo a la superficie. Este método de recuperación de petróleo se llama recuperación de petróleo por levantamiento de gas. Hay dos modos de elevación de gas: modo de entrada de aire anular y modo de entrada de aire central.
Los equipos de boca de pozo y de fondo de pozo del método de producción de petróleo con levantamiento de gas son relativamente simples, y la administración y el ajuste son tan convenientes como los de los pozos de autoexplosión.
1)
Tome como ejemplo el método de entrada de aire del espacio anular. Cuando el pozo deja de producir, los niveles de fluido en la tubería y el revestimiento están al mismo nivel. Arranque el compresor e inyecte gas comprimido (aire o gas natural) en el espacio anular de la camisa de aceite. El nivel del líquido en el espacio anular se comprimirá hacia abajo (si el líquido se comprime en la capa de aceite, todo el líquido en el espacio anular entrará). el tubo de aceite), el nivel del líquido en el tubo de aceite aumenta. Cuando el nivel de líquido del espacio anular desciende hasta la zapata de la tubería, el compresor alcanzará la presión máxima, que se denomina presión inicial de elevación de gas. Cuando el gas comprimido ingresa al oleoducto, el petróleo crudo en el oleoducto se mezcla con el gas y el nivel del líquido continúa aumentando hasta que sale del suelo.
Antes de la inyección, la presión de fondo del pozo es siempre mayor que la presión del yacimiento. Después de la inyección, el gas se presiona continuamente en el espacio anular y el líquido mezclado con gas en la tubería de petróleo se rocía continuamente. La densidad del líquido mezclado con gas se vuelve cada vez más pequeña y la presión de la zapata de la tubería cae bruscamente. Cuando la presión del fondo del pozo es menor que la presión del yacimiento, el petróleo crudo fluirá desde el yacimiento hasta el fondo del pozo. A medida que el depósito de petróleo produce petróleo, la proporción de mezcla de gas y líquido en el tubo de petróleo aumenta ligeramente, por lo que la presión del compresor aumenta nuevamente y se estabiliza después de un período de tiempo. La presión estable del compresor se denomina presión de funcionamiento del levantamiento de gas. En este momento, la capa de petróleo continúa produciendo petróleo de manera estable y la boca del pozo continúa produciendo petróleo.
2) Modo de elevación por gas
Hay dos métodos de elevación por gas:
(1) Método de entrada de aire en el espacio anular. Este método de elevación por gas también se conoce como elevación inversa. Esto significa inyectar gas comprimido desde el espacio anular de la carcasa de petróleo y extraer petróleo crudo del oleoducto.
(2) Modo de entrada de aire central. Es exactamente lo opuesto al método de entrada de gas en el anillo, es decir, se inyecta gas desde la tubería de petróleo y el petróleo crudo regresa desde el anillo de petróleo y la carcasa. Este método de elevación aérea también se denomina elevación positiva.
Cuando el aceite contiene cera y arena, si se usa una entrada de aire central, a menudo se usa una entrada de aire anular en el trabajo real, debido a que el caudal de aceite en el espacio anular es bajo, la arena es fácil de sedimentar Y la cera de la pared exterior de la tubería también es muy pequeña.
3) Características de la producción de petróleo mediante levantamiento de gas
Ventajas de la producción de petróleo mediante levantamiento de gas: baja inversión única en equipos de fondo de pozo, pequeña carga de trabajo de mantenimiento en el fondo del pozo sin piezas de fricción, adecuado para arena; y Pozos que contienen cera y agua; no afectados por sustancias corrosivas y altas temperaturas en fluidos minerales; fácil de usar en pozos inclinados, pozos giratorios y plataformas marinas fáciles de gestionar y controlar de forma centralizada. Desventajas: la recuperación de petróleo mediante levantamiento de gas debe tener una fuente de gas suficiente; si el levantamiento de gas continuo funciona a alta presión, la seguridad es deficiente; el levantamiento de gas no es adecuado para pozos de alto rendimiento, pozos cerosos y pozos de petróleo pesado con carcasas dañadas; campos petroleros y pozos individuales El efecto de recuperación de petróleo es pobre.
Figura 5-8 Diagrama esquemático del dispositivo de bomba sumergible eléctrica para pozo
2. Bomba centrífuga sumergible eléctrica para producción de petróleo
Bomba centrífuga sumergible eléctrica (denominada esp o bomba eléctrica) es un equipo de bombeo de aceite sin vástago. Utiliza tuberías de petróleo para bajar la bomba centrífuga y el motor sumergible al pozo, y el motor sumergible impulsa la bomba centrífuga para elevar el petróleo a la superficie. La bomba eléctrica tiene un gran rango de ajuste de desplazamiento y elevación, gran adaptabilidad, proceso de tierra simple, manejo conveniente, fácil automatización y altos beneficios económicos.
El equipo de bomba eléctrica consta de tres partes: superficial, intermedia y subterránea, como se muestra en la Figura 5-8.
La parte de tierra consta de transformadores, cajas de conexiones, gabinetes de control (cuadros de distribución), cables y dispositivos de boca de pozo, y desempeña principalmente el papel de control, protección y registro.
La parte media está formada principalmente por cables, incluidos cables de alimentación y cables conductores. Los cables de alimentación transportan corrientes de tierra a los cables conductores subterráneos; los cables conductores conectan los cables de alimentación al motor.
La parte del fondo del pozo generalmente consta de una válvula de drenaje de aceite, una válvula unidireccional y una unidad de fondo del pozo de arriba a abajo. Los equipos de fondo de pozo incluyen bombas centrífugas multietapa, separadores de petróleo y gas, protectores y motores sumergibles. Algunos pozos con bombas eléctricas también están equipados con un dispositivo de monitoreo debajo del motor sumergible, que puede medir la presión del fondo del pozo, la temperatura, el aislamiento del motor y la subida y bajada del nivel de líquido, y transmitir las señales a la consola de superficie.
El motor sumergible se instala en la parte inferior de la unidad subterránea y es la energía para la bomba eléctrica. La electricidad de alto voltaje desde la superficie se transmite al motor sumergible a través de cables. El motor sumergible convierte la energía eléctrica en energía mecánica y la genera para impulsar la bomba eléctrica a través del eje. El protector está instalado en la parte superior del motor sumergible para equilibrar la presión dentro del motor, lubricar y sellar el motor. Los separadores de petróleo y gas generalmente se instalan en el extremo superior del protector y en el extremo inferior de la bomba centrífuga de etapas múltiples para separar el gas libre en el petróleo crudo y mejorar la eficiencia de la bomba. Las bombas centrífugas multietapa constan de una parte fija y una parte giratoria. La parte giratoria tiene un eje de bomba en el que se instalan una gran cantidad de impulsores. Cuando el motor hace girar el impulsor en el eje de la bomba a alta velocidad, el líquido lleno en el impulsor se lanza alrededor del impulsor bajo la acción de la fuerza centrífuga, lo que acelera el fluido del pozo y le da energía cinética al fluido del pozo. en el impulsor secundario a través de la carcasa de desvío. Después de superponer las etapas, se puede obtener una cierta fuerza de elevación y el fluido del pozo se eleva al suelo.
El proceso de trabajo de la unidad de bomba eléctrica se puede describir simplemente como: la energía terrestre se ingresa al motor sumergible subterráneo a través de un cable especial para la bomba sumergible eléctrica. El motor sumergible impulsa la centrífuga de etapas múltiples. bomba para girar. A través del impulsor de etapas múltiples de la bomba centrífuga, la acción centrífuga levanta y bombea el petróleo crudo del fondo al suelo.
La práctica ha demostrado que las bombas eléctricas tienen buenos efectos en pozos fuertemente inundados de agua, pozos de alto rendimiento, pozos con diferentes profundidades, pozos direccionales, pozos de arena y pozos cerosos. Su rango de desplazamiento es de 16 ~ 14365438+100 m3/d; la profundidad máxima de bombeo puede alcanzar los 4600 metros y la temperatura máxima de trabajo bajo tierra puede alcanzar los 230°C.
3. Producción de petróleo mediante bombas de tornillo accionadas en fondo de pozo
A diferencia de las bombas de tornillo accionadas en superficie, las bombas de tornillo accionadas en fondo de pozo proporcionan energía en el fondo del pozo y no tienen varillas de bombeo. Su principio de funcionamiento es: la bomba, el motor y el protector descienden por debajo del nivel del líquido en el pozo a través de la tubería de petróleo. El motor acciona el tornillo para que gire a través del acoplamiento excéntrico. El tornillo está instalado en la carcasa y la cámara formada por. el tornillo y la carcasa quedan aislados. A medida que el tornillo gira, estas cámaras se mueven gradualmente de abajo hacia arriba, aumentando la presión del fluido y enviando el fluido del pozo a la superficie.
En lo que respecta a la situación actual, la tecnología de bomba de tornillo accionada por superficie está madura; la bomba de tornillo accionada subterránea tiene muchas ventajas, pero aún se encuentra en la etapa experimental.
4. Producción de aceite con bomba de pistón hidráulico
La bomba de pistón hidráulico es un dispositivo de bombeo sin vástago con transmisión hidráulica. Es la aplicación de transmisión hidráulica en equipos de bombeo de aceite. En comparación con la bomba de varilla, su característica fundamental es cambiar el modo de transferencia de energía. La bomba de pistón hidráulico consta de tres partes: superficial, intermedia y subterránea, como se muestra en la Figura 5-9.
Figura 5-9 Sistema de producción de aceite de bomba de pistón hidráulico abierto
1-Múltiple de control de alta presión; 2-Bomba de potencia de tierra; 3-Tanque de tratamiento de fluido de potencia; - Dispositivo de boca de pozo; cilindro de trabajo de 6 bombas de fondo de pozo; 7 bombas sumergibles
La parte de superficie incluye un tanque de tratamiento de fluido de potencia, un motor, una bomba de potencia de superficie, un colector de control de alta presión, un grupo de válvulas y un dispositivo de boca de pozo. que es responsable de proporcionar energía.
La parte central es la tubería de aceite central que transporta el fluido de energía desde la superficie hasta la unidad de fondo del pozo. Es un canal dedicado para descargar el fluido de energía residual y el fluido producido a la superficie.
La parte subterránea consta de un barril de trabajo y una bomba sumergible, que desempeñan principalmente la función de bombear petróleo.
El principio de funcionamiento de la bomba de pistón hidráulico es: el motor acciona la bomba de potencia terrestre y el líquido en el tanque de almacenamiento ingresa al tubo de aceite central después de ser presurizado por la bomba de potencia. Después de que el fluido de potencia de alta presión ingresa a la bomba de pistón hidráulico de fondo de pozo, hace que la bomba funcione. El fluido de limpieza y el fluido de potencia regresan a la superficie a través de la tubería de aceite externa.
La bomba de pistón hidráulico tiene un amplio rango de desplazamiento (16 ~ 1600 m3/d) y es altamente adaptable a la profundidad de la capa de petróleo, contenido de cera, petróleo pesado, pozos inclinados y pozos horizontales. Puede usarse para la extracción de pozos de petróleo en diversas condiciones y puede funcionar en pozos con temperaturas más altas. Sin embargo, la estructura de la unidad es compleja, la precisión del procesamiento es alta y la medición del fluido motriz es difícil.
Figura 5-10 Diagrama del principio de funcionamiento de la bomba de chorro
5. Dispositivo de producción de aceite de la bomba de chorro
La bomba de chorro se divide en la parte de superficie, la parte media y la parte subterránea. La parte de tierra y la parte media son las mismas que la bomba de pistón hidráulico, excepto que la bomba de inyección hidráulica solo se puede instalar como un sistema de circulación de líquido de potencia abierta. La parte del fondo del pozo es una bomba de chorro, que consta de una boquilla, una garganta y un difusor, como se muestra en la Figura 5-10.
El principio de funcionamiento de la bomba de chorro: el fluido de potencia se inyecta desde la tubería de aceite, fluye a través de la parte superior de la bomba de chorro hasta la boquilla y ingresa a la cámara de mezcla conectada con el líquido de formación. En la boquilla, casi toda la carga total del fluido motriz se convierte en carga de velocidad. El petróleo crudo que ingresa a la cámara de mezcla es lavado por el fluido de potencia, se mezcla con el fluido de potencia y fluye hacia la garganta. El impulso y la energía cinética se convierten en la garganta, y luego la carga de velocidad se convierte en una carga de presión a través del. tubo de difusión con una sección transversal que se expande gradualmente, elevando así el líquido mezclado al suelo.
Características de la bomba de chorro: No hay componentes de potencia en el equipo de fondo de pozo; la bomba de chorro puede ubicarse en el mismo cilindro de trabajo que la bomba de pistón hidráulico; adecuado para pozos de líquidos de alta producción; tiene una inversión inicial alta, se corroe y el desgaste puede dañar las boquillas; los costos de mantenimiento de los equipos aéreos son bastante altos;