小套管井无油管采油技术的研究与应用

董元军　郑振兴　孟凡晶　古光明　孙渊平（.中国石化胜利油田分公司临盘采油厂，山东临邑　5500；.中国石化胜利油田分公司采油工艺研究院，山东东营　57000）

小套管井无油管采油技术的研究与应用

董元军1郑振兴1孟凡晶1古光明2孙渊平1
（1.中国石化胜利油田分公司临盘采油厂，山东临邑251500；2.中国石化胜利油田分公司采油工艺研究院，山东东营257000）

近年来，内径小于Ø101.6 mm的小套管井在临盘采油厂渐成规模，已成为原油生产的重要组成部分。但由于套管内径限制，该类油井泵径小、杆管间隙小，导致提液困难和杆管偏磨。本研究提出了小套管井无油管举升的技术理念，配套完成了小套管井无油管杆式泵锚定技术、空心杆注塑防偏磨技术、无油管采油井口出油系统及举升工具的设计与室内试验，形成了一套完整的小套管井无油管举升实用技术。现场试验表明，该技术满足了小套管井现场提液、防偏磨的需要，有效降低了生产成本，是一种技术可靠、使用简单、成本低廉的技术手段，对油田小套管井的高效开发具有重要意义。

小套管井；无油管采油；空心杆；防偏磨

近十多年来，由于治理长井段套管损坏、利用老井井眼侧钻、特小断块新投等原因，内径小于Ø101.6 mm的小套管井数量逐年增多，在临盘采油厂已渐成规模。目前，临盘采油厂小套管井286口，由于受到井眼尺寸的限制，仅能应用“小管、小杆、小泵、小接箍”的“四小”机采配套技术。内径小于Ø88.3 mm的小套管井中最大只能下入Ø44 mm的配套专用泵生产，在采油厂现有抽油机、电机条件下最高提液20～30 m3/d，对于供液好、具有提液潜力的油井难以解决提液问题。另外，只能下入Ø60.3 mm油管，抽油杆一般采用Ø22 mm、Ø19 mm（配套小接箍）两级抽油杆组合，杆管间隙非常小，在其他杆管偏磨井里使用的防偏磨工具（抗磨管、扶正器等）均无法匹配使用，难以解决因管杆偏磨导致检泵周期短的问题。因此开展了小套管井无油管采油技术的研究，为解决小套管井提液和偏磨问题提供技术参考。

1　小套管井无油管杆式泵锚定技术

1.1小套管井杆式泵锚定器

杆式泵锚定器主要由丢手活塞、坐封活塞、锁环、锁块、限位套、卡瓦、打捞头等组成，结构如图1所示。工作时，将该工具下至设计位置后，内打压，推动坐封活塞下行，剪断坐封剪钉，推动上锥体下行，坐封卡瓦，使之锚定到套管内壁上。继续打高压，丢手活塞下行，剪断丢手剪钉，限位套下行，丢手锁爪失去限制，实现丢手；同时压力表有压力突降显示，证明坐封、丢手过程完成。当需要起出该锚定装置时，下入Ø50.8 mm对扣捞锚打捞井下Ø60.3 mm油管打捞扣，上提管柱60～80 kN，即可解封锚定器，完成打捞作业［1］。

该杆式泵锚定器技术特点：单向卡瓦锚定，有利于后期解封；丢手结构采用拖带释放结构，丢手压差稳定；丢手后，坐封机构起出，简化了留井管柱的复杂程度［2］。

图1　小套管井杆式泵锚定器结构示意图

1.2 小套管井杆式泵

小套管井杆式泵结构如图2所示。利用空心杆将该工具下至锚定器限位后，下压管柱10～20 kN，通过下部锁爪锚定机构与锚定器锁紧，从而实现杆式泵泵筒的锚定。通过抽油机上下提放空心杆与柱塞系统，即可实现小套管井的抽汲举升。检泵时，上提空心杆3～5 kN，杆式泵泵筒可实现与锚定器的解锁，起出抽油管柱即可带出杆式泵，实现检泵作业［3］。

图2　小套管井杆式泵结构示意图

2 　小套管井无油管防偏磨配套技术

针对生产过程中空心杆外壁与套管内壁发生偏磨的问题，进行了空心杆注塑防偏磨配套工艺技术研究［4］，设计加工了空心杆注塑扶正器（图3），以实现小套管井延长生产周期的目的。该扶正器采用热塑技术，将扶正器安装在空心抽油杆体两头的位置，防止抽油杆接箍和杆本体的磨损；原材料配方中加入了碳纤维纳米材料，使其更具抗磨性；产品的外型设计有四个过流槽，保证产出液顺利通过；采用独特防脱技术和一次成型工艺，使其在井下与油管较大的摩擦力下不脱落。

与目前现场大量应用的接箍式抽油杆扶正器相比，空心杆注塑扶正器有三个技术优势：避免了扶正器接箍和抽油杆接箍因为所用金属材质不同而造成的电化学腐蚀的产生；节约了大量成本和费用，一是扶正器单个成本大大降低，二是可以回收再处理应用；扶正效果好，在一根空心抽油杆上可以使用1～2个扶正器，保证了空心抽油杆在井下发生弯曲时，扶正点更多、效果更好。

图3　空心杆注塑扶正器

3　小套管井无油管采油井口出油装置

常规无油管采油井口出油装置为空心杆与软管组成，存在软管在冬季不能实现保温、易被破坏的弊端。通过研究，将常规无油管采油井口的出油装置进行改进，结构如图4所示，主要由实心光杆、井口密封泵泵筒、井口密封泵柱塞、空心抽油杆等部分组成。

工作时，井口密封泵泵筒连接在井口油管悬挂器上，井口密封泵柱塞上端与井口实心光杆连接，下端与空心抽油杆连接。空心抽油杆油流经过井口密封泵柱塞内孔后，经柱塞上端出油分流部分流至泵筒与光杆的环形空间，实现常规井口出油。该出油装置技术总长8.5 m，刚体最大外径Ø82 mm。

图4　无油管采油井口出油装置示意图

4　无油管举升工艺管柱设计

根据以上研究，设计了空心杆无油管举升工艺管柱（图5），主要由井口出油装置、空心杆、杆式泵、杆式泵锚定器组成［5］。利用Ø60.3 mm油管将杆式泵锚定器下至设计位置，油管内打液压，实现杆式泵锚定器的坐封与丢手，丢手后起出油管。利用空心抽油杆将杆式泵下至锚定器位置限位，同时实现杆式泵泵筒与锚定器的锁紧，调整好防冲距后，连接井口出油装置，试抽投产。

图5　空心杆无油管举升管柱

该举升管柱没有油管系统，结构简单，适合于小套管井举升；井口出油装置实现了常规井口出油的要求；抽油泵锚定装置设计为液压单向锚定方式，提高可靠性。工艺管柱的技术参数见表1。

表1 　小套管无油管举升技术参数

5　现场试验

为检验小套管无油管采油技术的适用性能，以及各种配套井下工具使用的可靠程度，在大量室内实验的基础上进行了现场试验。利用Ø60.3 mm油管下入Ø101.6 mm锚定器至设计位置765.97 m，油管内打压坐封锚定器并丢手，起出丢手管柱。然后下入无油管举升管柱至锚定器，下放管柱使小套管井杆式泵下部的锚定锁爪与锚定器锁紧，调防冲距0.6 m，安装井口出油装置和井口，连接抽油机试抽合格，开井生产。

示例井LPP40-1井套管内径Ø88.3 mm，试验前后的数据对比见表2。试验前采用Ø44 mm小套泵，日产液31.9 t/d，日产油0.8 t/d，含水率98%，泵效61.7%。杆管偏磨严重，年维护作业3次。作业后采用Ø56 mm杆式泵配套注塑空心杆进行无油管举升，日产液35.3 t/d，日产油1.8 t/d，含水率88%，泵效87.5%。

表2　LPP40-1井实施无油管举升前后的示功图数据对比

6　结论

（1）研究与试验成功了小套管井无油管举升技术，满足了小套管井现场提液、防偏磨的需要。

（2）杆式泵锚定器采用单向卡瓦锚定，丢手采用拖带释放结构，锚定释放作业简单、可靠性强。

（3）空心杆注塑防偏磨技术采用独特防脱技术和一次成型注塑工艺，解决了以前常规扶正块易碎、易脱落的问题，防偏磨效果好。

（4）在靠近井口位置使用密封泵，井下产液由空心杆转向油管，井口流程采用常规油管出油采油树规范，消除了无油管采油井口出油系统软管在冬季不能实现保温、易被破坏的弊端。

［1］万仁溥，罗英俊.采油技术手册（第四分册）：机械采油技术［M］.北京：石油工业出版社，1993.

［2］费秀英.连续空心杆举升性能及连接结构分析［J］.油气田地面工程，2013，32(7)：26-27.

［3］刘联东，张玉田.无油管采油系统的研究及现场应用［J］.石油钻采工艺，1996，18（2）:70-74.

［4］范凤英.无油管采油技术防止油井偏磨的机理浅析［J］.石油钻探技术，2002，30（3）:58-59.

［5］孟永，古光明，李蓉，等.小井眼连续空心杆无油管举升工艺管柱的研制［J］.石油机械，2011，39（5）:67-69.

（修改稿收到日期2015-02-28）

〔编辑李春燕〕

Research and application of tubeless oil production technology for small cased wells

DONG Yuanjun1, ZHENG Zhenxing1, MENG Fanjing1, GU Guangming2, SUN Yuanping1
（1. Linpan Oil Production Plant, Shengli Oilfield Company, SINOPEC, Linyi 251500,China; 2. Research Institute of Oil Production Technology, Shengli Oilfield Company, SINOPEC, Dongying 257000,China）

In recent years, the small cased wells with inner diameter less than Ø101.6 mm have become more popular in Linpan Oil Production Plant and have become an important part of crude oil production. But due to restriction by inner diameter of casing, the pump diameter is small and the clearance between pipe and the rod is small, which cause difficulties in liquid extraction and eccentric wear of rod-pipe. A technical concept of tubeless lift in small cased wells is presented, with completion of tubeless rod pump anchoring technology, anti-eccentric technique for hollow rod by injection molding, tubeless wellhead oil production system with lifting tools. Thus, a set of complete practical tubing-free lift technique for small cased wells is formed. The site tests show that this technique satisfies the requirements of liquid extraction and anti-eccentric wear in small cased wells, effectively reduces the production costs and is a technically reliable. It is easy to use and its cost is low, which has great significance to the efficient development of small cased wells.

small cased well; tubeless oil production; hollow rod; anti-eccentric wear

TE355.9

B

1000 – 7393（ 2015 ） 02 – 0111 – 03

10.13639/j.odpt.2015.02.029

董元军，1971年生。1995年毕业于大庆石油学院油藏工程专业，现主要从事油田开发方面的研究与管理工作，高级工程师。电话：0534-8863156。E-mail: dongyuanjun.slyt@sinopec.com。

引用格式：董元军，郑振兴，孟凡晶，等.小套管井无油管采油技术的研究与应用［J］.石油钻采工艺，2015，37（2）：111-113.