負壓采油工藝的研究

劉躍新

（遼河油田淺海開發公司，遼寧 盤錦 124010）

前些年，負壓采油工藝在國內還屬一種新的采油工藝。但隨著科學技術的進步，負壓采油已廣泛的應用于各大油氣采集企業中。負壓采油工藝主要為了提高一些低壓、低產抽油井產量而采取的一項采油工藝技術措施。它主要是使用一套特殊的管柱和井下工具使抽油泵的吸入端在抽油過程中產生負壓效應，改善井底的生產狀態，以有利于原油的聚集和采出。從實質上講，負壓采油的主要是通過設法增大油井壓差而形成負壓效用，這一點已為事實證明。但是負壓采油工藝的原理以及突出的優點是什么？主要裝置有什么？本文試從研究負壓采油工藝方面做一分析。

1 負壓效用以及負壓采油原理

1.1 抽油井負壓形成的機理

負壓效應是液體受到外界張力作用斷開而產生的一種亞穩不平衡物理現象。在液壓系統中，這種負壓不平衡效應是普遍存在的。在常規的抽油井采油過程中，液體系統是敞開的，所以在井底及泵閥附近存在一定量的氣體和機械雜質，在油、套管環形空間也有混合的液柱和氣柱，這種結構的流體對閥附近的流體系統起著顯著的緩沖作用比較明顯，因而此時不一定能夠產生負壓。相反，混合的液柱、氣柱不能參與、波及閥附近流體的變化時，當固定閥突然升高，井腔內流體便大量涌進泵腔，流速迅速變大，于是，井底壓力瞬時大幅度下降，流體的連續性被破壞，便產生了負壓效應。

1.2 負壓采油的工作原理

因為負壓采油工藝可以提高油氣的產量，所以，此工藝主要針對那些低能量，低產能，低含水井的開采。負壓采油的實質是采用一定的技術或使用特定的裝置在泵吸入口處形成負壓區。具體過程是：抽油桿帶動抽油泵活塞上行導致泵內壓力急劇下降，固定凡爾在地層壓力作用下突然打開，此時，處于高壓下的液體瞬時泄壓，井腔內相對不流動的液體流涌入泵腔.流速急速增大，使得井底壓力瞬時大幅度降低.流體的連續性被破壞，油井內生產壓差增大，從而實現油井增產。

2 負壓采油工藝優點

2.1 采用負壓采油工藝能夠使抽油井井底產生負壓效應，增加油井產量，提高泵的效用。

2.2 與常規的有桿泵采油工藝相比，負壓采油工藝僅增加了一套中等價格的負壓采油裝置，而作業施工方面卻基本上與正常的油井檢泵相同，施工作業費用增加的不多，但采油效率卻提高不少，固而此工藝經濟效益較好。

2.3 油井生產需要正常穩定，負壓采油工藝理論明確，無大的風險性。采油裝置性能可靠，適用性較廣。此工藝拓寬了有桿泵采油的范圍。

2.4 負壓采油工藝易于推廣，具有很大的增產潛力。

2.5 由于井底產生負壓，相當于增大了生產壓差，從而可以改善射油層的滲透率和孔井段的滲透性，使地層能向井內強烈地排油。

2.6 由于負壓采油工藝改變了油氣分離的狀態，氣體對抽油泵工作的影響被大大減弱，可延長泵的使用壽命，從而提高了抽油泵的充滿系數和泵效，增加油井的產量。

2.7 在采油的過程中可沖洗射孔井段，起到凈化作用。此外，應用負壓采油工藝還可以改善抽油機井內的洗井狀況，提高洗井效率，防止油層的污染。

2.8 在吸入端，抽油泵在抽油過程中會產生負壓效應，這能夠改善井底的生產狀態，以有利于原油的聚集和采出。

總之，負壓采油工藝的經濟效益是明顯的，所以是一種比較有希望推廣的采油工藝措施。

3 負壓采油裝置主要部件和功用

負壓采油裝置隔離了油、套管環形空間內因液體敞開所產生的液柱和氣柱，封閉了環形空間閥以下的流體，使下方的套管內腔和地層構成一個封閉的液壓系統。若在油井射孔井段之上某一位置下入一套負壓采油裝置，以保證抽油泵的吸入端在抽油過程中能產生負壓效應。

3.1 裝置主要部件

3.1.1 封隔器

封隔器是封閉油、套環形空間的主要工具。封隔器在井下的密封性能的好壞，將直接決定負壓產生的效果。251和271兩種卡瓦式封隔器及丟手封隔器是在目前負壓采油工藝中應用較為普遍的。

3.1.2 伸縮管

由于抽油泵的下端負壓采油裝置是由封隔器卡于套管內壁坐封來密封油套管環形空間的，因而在油井正常生產中.在負壓采油的管柱中就會有部分油管受壓而處于彎曲狀態。這會造成抽油桿偏磨等現象，嚴重地影響抽油泵正常工作。因此使用伸縮管防止管柱受壓彎曲，保證井內的管柱能夠在自然狀態下生產。

3.1.3 分流閥

分流閥是一種能使負壓采油井能夠進行正常的洗井、加藥等作業施工的組合閥，專門為負壓采油工藝設計、研制。它主要由上接頭、下接頭、洗井閥和底閥組合而成的。 此閥既可以保證抽油泵正常工作時底端能夠產生負壓效應，使油井正常生產，同時還能改善抽油井的熱洗狀況，防止洗井時洗井液對油層產生回壓及污染油層等現象，增強洗井的效果，提高抽油井洗井的效率。

3.1.4 密封脫接體

密封脫接體是使封隔器在井下遏阻或受卡而能夠自動解脫，將管柱和抽油泵等順利地從井內提出的一種安全裝置。其工作要求是：當油井正常進行生產工作時，能夠保證井內呈密封狀態，使抽油泵底端產生負效應；修井作業時，當上提管柱的負荷達到一定值時，密封脫接體會自動脫開，使井內封隔器以上的管柱能順利起出。

3.2 負壓采油管柱結構的應用與改進

常規負壓抽油工藝是在油層頂部僅坐一封隔器。密封油套環形空間，雖然結構簡單，但卻因管柱蠕動導致封隔器有效期短，不能清洗管柱和抽油泵，因此，對采油工藝管柱進行改造，不斷完善和發展該工藝技術，滿足采油井需要，是勢在必行的。根據負壓抽油工藝的增產機理及工作特點，對工藝管柱逐步進行發展和完善。由原來單一的負壓工藝管柱，改進成既能保證形成一定的負壓值，又能保持較長有效期.還能做到清洗管柱及泵負壓工藝管柱。在改進設計過程中，還要遵循工作可靠，施工簡便，費用低等基本原則。

4 負壓采油井的設計

為了確保抽油泵在理想的狀態下工作，并使負壓采油井的生產達到最佳狀態，就要對負壓采油井進行合理的設計和選擇。

4.1 設計的基本原則

4.1.1 根據抽油井的情況，按已編制好的計算機程序嚴格地進行優化設計，以選擇最佳的采油裝置和泵的下入深度。

4.1.2 根據負壓采油裝置的下入深度等因素確定封隔器的坐封位置。

4.1.3 根據負壓采油管柱的抗拉強度，確定負壓采油裝置的安全負荷，即密封脫接體的脫斷拉力。

5 結語

綜上所述，地產低能的油井，由于負壓效用，負壓采油管柱在深井泵入口處周圍產生負壓，從而增大生產壓差。若能合理的運用負壓采油工藝，便可以提高油井的產量，可以達到增產目的。為了合理的利用油氣資源，我們應該科學的設計負壓采油井，并加大對負壓采油工藝的推廣力度，以達到能源利用率的最大化。

[1]孫明朗.壓效應在油田生產中的應用，《石油鉆采工藝》1988年第4期

[2]油田用分隔器及井下工具手冊編寫組，《油田用分隔器及井下工具手冊》，石油工業出版社，1981年

[3油鉆采工藝》1993年(第15卷)第5期