¿Qué es la tecnología de producción de pozos petroleros?

Después de probar y confirmar que el pozo de petróleo tiene valor de producción industrial, es muy importante seleccionar la tecnología y el método de producción de petróleo apropiados para maximizar la extracción de petróleo crudo subterráneo a la superficie y lograr niveles razonables y altos. y producción estable. Actualmente, los métodos de recuperación de petróleo comúnmente utilizados incluyen la recuperación de petróleo por autoinyección y la recuperación de petróleo mecánica (ver Figura 5-1).

Figura 5-1 Clasificación de los métodos de producción de petróleo

1. Producción de petróleo por autoinyección

Dependiendo de la energía de la propia capa de petróleo, el petróleo se Impulsado desde la capa de petróleo hasta el fondo del pozo y elevado desde el fondo del pozo hasta el suelo, este método de producción se denomina producción de petróleo por autoinyección. Los pozos petroleros que dependen de métodos de autoexplotación 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 a partir de pozos con explosión espontánea

1. Principio: La razón por la que los pozos de petróleo pueden explotar espontáneamente es porque la energía de formación es suficiente. El nivel de energía de la formación se refleja en el nivel de presión del yacimiento de petróleo. 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 percolación 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 hasta la boca del pozo a lo largo 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 de pozos de autoinyección

El flujo de petróleo de autoinyección desde la capa de petróleo hasta la estación de transferencia de petróleo en la superficie se puede dividir en cuatro procesos de flujo básicos: filtración de formación, flujo de tubería multifásico del pozo, flujo de boca y flujo 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 lo que se llama filtración. Si la presión de fondo del pozo es mayor que la presión de saturación, se trata de filtración monofásica; si la presión de fondo del pozo es menor que la presión de saturación, se trata de filtración multifásica. Durante el proceso de filtración, la pérdida de presión representa aproximadamente del 10% al 15% de la caída de presión total.

(2) Flujo de tubería multifásico del pozo: es decir, flujo de tubería vertical desde el fondo del pozo hasta la boca del pozo, el fluido aumenta en la tubería de petróleo. Generalmente, la presión en una determinada sección de la tubería. La tubería de petróleo es inferior a la presión de saturación, por lo que pertenece al petróleo, flujo multifásico de gas o petróleo, gas y agua. La pérdida de presión del flujo de la tubería vertical es la mayor y representa del 30% al 80% de la caída de presión total.

(3) Flujo bucal: El fluido que pasa a través de la boquilla de aceite se denomina flujo bucal. El caudal del flujo de boca es relativamente 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 a la línea de flujo de aceite, 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 la tubería horizontal generalmente representa del 5% al ​​10% de la caída de presión total.

Los cuatro procesos de flujo están interconectados y se restringen entre sí, y están en el mismo sistema dinámico. La presión restante que fluye desde la capa de petróleo hasta el fondo del pozo se llama presión de fondo del pozo (presión de flujo del fondo del pozo). Para una determinada capa de petróleo, en una determinada etapa de producción, la presión de la capa de petróleo es estable en un cierto valor. Cuando la presión del fondo del pozo aumenta, la producción del pozo de petróleo disminuirá; La producción del pozo de petróleo disminuirá. 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 empujar el petróleo y el gas hacia la boca del pozo se llama presión de la tubería de la boca del pozo. La presión de la tubería de petróleo en la boca del pozo es una resistencia al flujo vertical de petróleo y gas en la tubería en el pozo, y es una fuerza impulsora para el flujo de boca.

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, hay petróleo crudo monofásico en el pozo . El gas natural se separa del petróleo crudo sólo cuando la presión después de salir de la boca del pozo es menor que la presión de saturación. Un pozo de petróleo de este tipo pertenece al flujo de tubería vertical monofásico.

La fuente de energía del flujo de tubería vertical monofásico es la presión del flujo del fondo del pozo. La energía se consume principalmente para superar la presión de la columna de líquido equivalente a la profundidad del pozo y la resistencia de fricción entre las paredes verticales de la tubería cuando el líquido fluye desde el fondo del pozo hasta la boca del pozo. Por lo tanto, en 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 ——fondo del pozo Presión de flujo;

pH——presión de la 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, pero 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, el punto de presión de saturación. Hay dos zonas de fase en el pozo: la parte inferior es la región monofásica y la parte superior es la región de dos fases. En la zona de dos fases, el gas se separa del petróleo y se expande, liberando continuamente energía de expansión elástica del gas y participando en el levantamiento. Por lo tanto, las fuentes de energía en el flujo de tubería vertical multifásico son: primero, la energía de presión (es decir, presión de flujo) del gas líquido que ingresa al fondo del pozo; segundo, el gas libre que ingresa al fondo del pozo junto con; el flujo de petróleo y la presión del petróleo durante el proceso de elevación. La energía de expansión del gas mostrada por el gas natural separado. La energía de expansión del gas se utiliza de dos maneras: una es que el gas actúa sobre el líquido y lo levanta verticalmente; la otra es que la fricción entre el gas y el líquido se utiliza para transportar el líquido hacia arriba;

(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 cabezal de pozo

El equipo de cabezal de pozo de un pozo de reventón consta de tres partes: cabezal de revestimiento, cabezal de tubería y árbol de Navidad de abajo hacia arriba, como se muestra en la Figura 5-3. El equipo de boca de pozo de los pozos de chorro es el equipo básico de otros tipos de pozos de producción de petróleo, y los dispositivos de boca de pozo de otros métodos de producción de petróleo se basan en esto.

Figura 5-3 Diagrama estructural de la boca de pozo con autoventilación

1—compuerta de eliminación de cera; 2—compuerta de producción; 3—cabezal de tubería de cuatro vías; 5: conjunto de tuberías de cuatro vías; compuerta de 6 carcasas; compuerta de presión trasera de 7; manómetro de 12 boquillas; manómetro de presión de 11; válvula de un flujo; 14—cabezal de revestimiento; 15—válvula de muestreo; 16—cabezal de tubería

1) Cabezal de revestimiento

El cabezal de revestimiento está en el extremo inferior del dispositivo de cabezal de pozo y conecta la carcasa y varios componentes de un dispositivo de boca de pozo, que consta de un cuerpo, un soporte para colgar la carcasa y un conjunto de sellado. 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 boca de pozo superior, como preventores de explosiones, cabezales de tubería y árboles de Navidad, y pasar a través del cuerpo del cabezal de la carcasa. Los dos puertos laterales se pueden utilizar para reponer cemento, monitorear el fluido del pozo y equilibrar el fluido, etc.

2) Cabezal de tubería

El cabezal de tubería se instala entre el árbol de producción y el cabezal de revestimiento, y el plano de brida superior es el plano de referencia para calcular la distancia de compensación de petróleo y los datos de profundidad del pozo. . Su función es soportar la gravedad de la tubería de petróleo en el pozo; cooperar con el soporte de la tubería de petróleo para sellar el espacio anular de la tubería de petróleo y la carcasa para proporcionar una transición para la conexión inferior del cabezal de revestimiento y la conexión superior del; árbol de Navidad y a través de los dos puertos laterales en el carrete del cabezal del tubo (Conecte la válvula de la carcasa) para completar operaciones como el equilibrio de la inyección de fluido 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 del pozo petrolero, guiar el petróleo y el gas expulsados ​​del pozo hacia la línea de flujo de petróleo y realizar la elevación y descenso de las herramientas e instrumentos del fondo del pozo.

Las funciones de los principales componentes y accesorios del árbol de Navidad son las siguientes:

(1) Puerta principal: Instalada en la parte superior del cabezal del tubo, se utiliza para controlar El paso de petróleo y gas al árbol de Navidad, por lo tanto, está completamente abierto durante la producción normal y solo se cierra cuando se requiere un cierre prolongado del pozo u otras circunstancias.

(2) Tubería de aceite de cuatro (o tres vías): su parte superior e inferior están conectadas a la compuerta de eliminación de cera y a la compuerta principal respectivamente, y ambos lados (o un lado) están conectados 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) Compuerta de producción: Instalada en ambos lados de la cruz o T del tubo de petróleo, su función es controlar el flujo de petróleo y gas a la línea de flujo de petróleo. Durante la producción normal, la compuerta de producción siempre está abierta y se cierra solo 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. Se le puede conectar un tubo de prevención de explosiones para la limpieza con cera o la prueba del pozo. Se abre durante la limpieza con cera o la prueba del pozo y se cierra después de la limpieza con cera o la prueba del pozo.

(5) Carcasa de cuatro vías: la parte superior está conectada a la válvula principal, la parte inferior está conectada al cabezal de la carcasa y las partes izquierda y derecha están conectadas a la compuerta de la carcasa. Es el componente principal para recolectar y dividir el flujo de tuberías y revestimientos. Sella el anillo de la camisa de aceite y desvía el flujo de la camisa de aceite. El exterior es la presión de la carcasa y el interior es la presión de la tubería.

(6) Compuerta de contrapresión: se instala en la línea de flujo de aceite después de la boquilla de aceite. Se cierra al inspeccionar y reemplazar la boquilla de aceite, reparar la compuerta de producción y realizar operaciones de reparación del pozo para evitar la falla. Algunos pozos de petróleo tienen una válvula de un solo flujo instalada en esta ubicación en lugar de la compuerta de contrapresión.

(7) Tubería de prevención de explosiones: La tubería de prevención de explosiones está hecha de un tubo de aceite de φ63 mm (2,5 pulgadas), con un tubo de φ89 mm (3,5 pulgadas) en el exterior por el que circula vapor o agua caliente (aceite). en el espacio anular para aislamiento (si no hay ciclo de preservación del calor, no se necesita chaqueta), que tiene dos funciones en el pozo autosoplante: una es quitar la herramienta de eliminación de cera antes y después de la eliminación de cera y derretir la cera traída. arriba junto al raspador de cera; el otro es una herramienta para diversas pruebas y pruebas de pozos. Sube y baja.

(8) Válvula de un flujo: evita que el petróleo crudo que sale de la boca del pozo regrese al pozo.

2. Equipo principal para el proceso de superficie

En términos generales, el proceso de superficie en la boca de un pozo de explosión espontánea está equipado con un conjunto de árboles de Navidad que pueden controlar y regular la producción de petróleo y gas; de dispositivos para calentar y aislar productos de pozos petroleros y equipos de boca de pozo, así como dispositivos para medir la producción de petróleo y gas, incluidos hornos de calentamiento, separadores de petróleo y gas, bombas centrífugas de alta presión y tuberías subterráneas, etc. Esta serie de equipos de proceso también es versátil para otros métodos de recuperación de petróleo.

2. Producción mecánica de petróleo

En el proceso de desarrollo de campos petroleros, porque la presión de la capa de petróleo en sí es muy baja, o porque la presión de la capa de petróleo cae después de un Durante el período de desarrollo, el pozo de petróleo no puede explotar o no puede mantener la presión del pozo de petróleo. Autoinyección, a veces puede ocurrir la autoinyección pero la producción es muy baja. El petróleo debe recuperarse con la ayuda de energía artificial, es decir, con certeza. Se utilizan 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 bombeo para pozos profundos y dispositivos de bombeo de tornillo accionados por superficie.

1． Unidad de bombeo tipo viga - dispositivo de bombeo para pozos profundos

1) Unidad de bombeo tipo viga

La estructura de la unidad de bombeo tipo viga se muestra en la Figura 5-4. Es el principal dispositivo de transmisión mecánica de superficie para la producción de aceite con bombas de varilla. Se utiliza junto con varillas de bombeo y bombas de pozos profundos para bombear petróleo crudo a la superficie. Los pozos de petróleo que utilizan equipos de bombeo de petróleo a menudo se denominan "pozos de bombeo". Las características de trabajo de la unidad de bombeo de petróleo son operación continua, operación a largo plazo en el campo y operación 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—suspensión de mosca; 2—cabeza de burro; 4—viga; 5—eje de soporte; eje; 7—viga; 8—biela; 9—eje de entrada; 16—eje de salida; soporte; 18—base; 19—varilla pulida

(1) Función de los componentes principales.

①Cabeza de burro: Se instala en el extremo frontal de la viga. Su función es asegurar que la varilla esté siempre alineada con el centro de la cabeza del pozo al bombear petróleo. El arco de la cabeza de burro se obtiene dibujando un arco con el soporte del soporte como centro del círculo 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 y el extremo trasero está conectado a la biela, la manivela y la caja de reducción para transmitir. la potencia del motor.

③Mecanismo de biela-manivela: Su función es convertir el movimiento de rotación del motor en el movimiento alternativo de arriba y abajo de la cabeza del burro. Hay de 4 a 8 orificios en la manivela, que se utilizan para ajustar la carrera.

④Caja de reducción: 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 de la unidad de bombeo o en el cigüeñal. Su función es: cuando la unidad de bombeo de aceite sube, 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 bloque de equilibrio, se puede reducir la diferencia de carga entre las carreras superior e inferior de la unidad de bombeo.

⑥Dispositivo de suspensión de cuerda: Es un conector flexible que conecta la varilla pulida y la cabeza de burro. También puede usarse para que el dinamómetro mida e indique la tabla de trabajo.

(2) Principio de funcionamiento.

El motor eléctrico transmite su rotación de alta velocidad al cigüeñal a través de la correa y la caja reductora, y acciona el cigüeñal para realizar una rotación de baja velocidad. La manivela impulsa la viga para que oscile hacia arriba y hacia abajo a través de la conexión; varilla y el travesaño. Se instala una cabeza de burro en el extremo frontal de la viga. La suspensión de cuerda que cuelga de la cabeza de burro impulsa la varilla de bombeo para que se mueva verticalmente hacia arriba y hacia abajo, y la varilla de bombeo impulsa el pistón para sacar el petróleo crudo del pozo.

2) Bomba de pozo profundo

La bomba de pozo profundo es el equipo central de bombeo de petróleo del pozo de petróleo. Se baja al pozo a través de la varilla de bombeo y la tubería de petróleo y se hunde. una cierta profundidad debajo de la superficie del líquido. La acción de succión lleva el petróleo crudo a la superficie.

La bomba para pozo profundo consta 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). Su principio de funcionamiento es. 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 del burro se mueve hacia arriba, la columna de varilla de bombeo se mueve hacia arriba con el pistón y la válvula de desplazamiento en el pistón se cierra por la presión de la columna de líquido interna. Si el tubo está lleno 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, la presión en el cilindro de la bomba debajo del pistón disminuye cuando la presión en la bomba es menor que la presión de hundimiento (la presión de la columna de líquido en el espacio anular), la válvula fija se abre bajo la acción del hundimiento. presión, y el petróleo crudo ingresa a la bomba y ocupa el espacio dado por el pistón. El volumen se muestra en la Figura 5-5(a).

Carrera descendente: la cabeza del burro se mueve hacia abajo y la varilla de bombeo se mueve hacia abajo con el pistón. El líquido aspirado por la bomba se presuriza 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 por su propio peso. A medida que el pistón continúa moviéndose hacia abajo, 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 desplazamiento se abre y el líquido en la parte inferior del pistón. El pistón ingresa al tubo de aceite superior a través de la válvula de desplazamiento, es decir, el líquido sale 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 del dispositivo de bombeo de petróleo. Está conectada a la unidad de bombeo y a la bomba de pozo profundo y desempeña el papel de transmisión de potencia intermedia. La varilla de bombeo está sujeta a una variedad de cargas durante su proceso de trabajo, y la fuerza es extremadamente desigual durante su movimiento hacia arriba y hacia abajo. Recibe una fuerza grande cuando sube y una fuerza pequeña cuando baja. Como resultado de tales efectos repetidos, grandes y pequeños, es fácil fatigar el metal y hacer que la varilla de bombeo se rompa. 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. En ambos extremos hay cabezas forjadas engrosadas, con roscas de conexión y una sección cuadrada para una llave debajo. La varilla de bombeo superior de la sarta de varillas de bombeo se llama varilla pulida. La varilla pulida se utiliza junto con el prensaestopas de sellado del cabezal del pozo para sellar el cabezal del pozo.

(2) Dispositivo de boca de pozo.

El dispositivo de boca del pozo de bombeo de petróleo es similar al del pozo de autoventilación y puede soportar una presión más baja. Consiste principalmente en un carrete de carcasa (o T de carcasa), un carrete de tubería de aceite (o una T de tubería de aceite), una compuerta de goma y una sección de sellado de varilla pulida (o prensaestopas de sellado). La cantidad de otros accesorios y el método de conexión dependen de cada campo petrolero. Depende de las circunstancias específicas. Sin embargo, no importa la forma que adopte, el dispositivo de boca del pozo de bombeo de petróleo debe tener las funciones de medir el diagrama de potencia, el nivel de fluido, tomar muestras, observar la presión, etc., y debe ser fácil de operar y administrar. La Figura 5-6 muestra el dispositivo de adición de agua en la boca de un pozo de bombeo de petróleo.

Figura 5-6 Dispositivo de cabezal de pozo de mezcla de agua de la unidad de bombeo

1—compuerta de goma; 2—válvula de ventilación de la tubería; 3—compuerta principal 4—compuerta de prueba de la carcasa; 6—Compuerta de contrapresión; 7—Válvula de paso directo (circulación pequeña); 8—Válvula mezcladora de agua (circulación grande); 11—Válvula reguladora de mezcla de agua; Producción de válvulas de compuerta; 13 - manómetro de aceite; 14 - sección de sellado de varilla pulida; 15 - manómetro de carcasa; 16 - válvula de salida de líquido de carcasa; Dispositivo de bombeo de aceite con bomba de tornillo accionada por superficie

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 el modo de accionamiento.

El equipo de bomba de tornillo impulsado desde tierra se muestra en la Figura 5-7. Se compone de un sistema de accionamiento terrestre, una sarta de varillas de bombeo, un centralizador de sarta de varillas de bombeo, una bomba de tornillo y otras partes. Su principio de funcionamiento es: la bomba de tornillo descarga aceite de la cavidad (es decir, las cámaras cerradas formadas entre el rotor y el estator que no están conectadas entre sí. Cuando el rotor gira, la cavidad cerrada se mueve a lo largo del eje desde el). extremo de succión hasta el extremo de descarga. La cavidad cerrada desaparece en el extremo de descarga y el petróleo crudo en la cavidad se exprime uniformemente desde el extremo de succión hasta el extremo de descarga. Al mismo tiempo, se vuelve a formar una nueva cavidad de baja presión en el extremo de succión para succionar. petróleo crudo. De esta manera, la cavidad cerrada se forma, migra y desaparece continuamente, y el petróleo crudo se llena, exprime y descarga continuamente, aspirando así continuamente el petróleo crudo en el pozo y elevándolo a la boca del pozo a través de la tubería de petróleo.

Figura 5-7 Diagrama esquemático de la producción de aceite de la bomba de tornillo

1—Caja de control eléctrico; 2—Motor eléctrico; 3—Correa 4—Caja de reducción; 6—boca de pozo especial ; 7 - manómetro de tubería; 8 - varilla de bombeo; 10 - centralizador de tubería de petróleo; 15 - pasador de posicionamiento; dispositivo de separación de prevención de tuberías de petróleo; 17 - tubo de pantalla; 18 - carcasa; 19 - tapón

El dispositivo de producción de petróleo con bomba de tornillo tiene una estructura simple y un tamaño reducido, lo que favorece la producción de petróleo en plataformas marinas y grupos de pozos en grupo; solo hay una pieza de movimiento (rotor), adecuada para aplicaciones en pozos de petróleo pesado y pozos de producción de arena; desplazamiento uniforme, características de descarga de petróleo sin pulsaciones y canales de flujo complejos en la válvula; pequeña pérdida hidráulica; La elevación real de la bomba se ve muy afectada por la viscosidad del líquido, y la viscosidad aumenta, la altura de la bomba cae significativamente.

(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, producción de aceite con bombas centrífugas sumergibles eléctricas, producción de aceite con bombas de tornillo accionadas en fondo de pozo, 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 es insuficiente para mantener la explosión espontánea del pozo de petróleo, para permitir que el pozo de petróleo continúe produciendo petróleo, se prensa artificialmente gas (gas natural o aire). en el fondo del pozo y la energía de expansión del gas se utiliza para elevar el petróleo crudo a la superficie; este método de recuperación de petróleo se denomina recuperación de petróleo por levantamiento de gas. Hay dos tipos de métodos de elevación por gas: modo de entrada de aire en el espacio 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) Principio de elevación por gas

Tomemos como ejemplo el método de entrada de aire en el espacio anular. Cuando se cierra el pozo de petróleo, los niveles de líquido en la tubería de petróleo y la carcasa están en la misma posición. Encienda el compresor para inyectar gas comprimido (aire o gas natural) en el espacio anular de la camisa de aceite, y 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 El espacio anular entrará en la tubería de aceite) y el líquido en la tubería de aceite. Cuando el nivel del líquido en el espacio anular desciende hasta la zapata de la tubería, el compresor de aire alcanza la presión máxima, que se denomina presión inicial de elevación de gas. Cuando el aire comprimido ingresa al tubo de petróleo, el petróleo crudo en el tubo de petróleo se mezcla con gas y el nivel del líquido continúa aumentando hasta que sale a borbotones del suelo.

Antes de que comience el flujo de salida, la presión del fondo del pozo siempre es mayor que la presión del yacimiento. Después de la inyección, a medida que el gas continúa siendo presionado en el espacio anular, el líquido mezclado con gas en la tubería de petróleo continúa rociándose, lo que hace que la densidad del líquido mezclado con gas sea 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 de la capa de petróleo, el petróleo crudo fluye desde la capa de petróleo hasta el fondo del pozo. Debido al aceite que sale de la capa de aceite, el peso del líquido mezclado con gas en la tubería de aceite aumenta ligeramente, lo que hace que la presión del compresor aumente nuevamente. Después de un período de tiempo, tiende a estabilizarse. La presión del compresor se denomina presión de funcionamiento del levantamiento de gas. En este momento, la capa de petróleo produce petróleo de forma continua y estable, y la boca del pozo continúa produciendo.

2) Método 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 aire también se denomina elevación inversa. Significa que se inyecta gas comprimido desde el espacio anular de la camisa de petróleo y el petróleo crudo se saca del tubo de petróleo.

(2) Método de entrada de aire central. Es exactamente lo opuesto al método de entrada de aire del espacio anular, es decir, se inyecta gas desde la tubería de petróleo y el petróleo crudo regresa desde el espacio anular de la camisa de petróleo. Este método de elevación por aire también se denomina elevación hacia adelante.

Cuando el aceite contiene cera y arena, si se utiliza una entrada de aire central, la velocidad del flujo de aceite en el espacio anular es baja y la arena se asienta fácilmente. Al mismo tiempo, la cera en el exterior. La pared de la tubería también es difícil de quitar, por lo que en la práctica, a menudo se utiliza el método de entrada de aire del espacio anular.

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 cera, pozos de agua; no se ven afectados por sustancias corrosivas y altas temperaturas en los líquidos mineros; fácil de usar en pozos inclinados, pozos giratorios y plataformas marinas fáciles de administrar y controlar de manera centralizada. Desventajas: la recuperación de petróleo mediante levantamiento de gas debe tener una fuente de gas adecuada; si el trabajo de levantamiento de gas continuo se realiza 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 pequeñas dañadas; Campos petrolíferos y pozos individuales El efecto de la recuperación de petróleo mediante levantamiento de gas es pobre.

Figura 5-8 Diagrama esquemático del dispositivo de bomba eléctrica sumergible para pozo

2. Producción de aceite con bomba centrífuga sumergible eléctrica

La bomba centrífuga sumergible eléctrica (denominada bomba sumergible eléctrica o bomba eléctrica) es un equipo de bombeo de aceite con bomba sin vástago. Utiliza tuberías de petróleo para bajar la bomba centrífuga y el motor sumergible al pozo, y utiliza el motor sumergible para impulsar 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, administración conveniente, fácil automatización y altos beneficios económicos.

El equipo de bomba eléctrica consta de tres partes: superficial, media y subterránea, como se muestra en la Figura 5-8.

La parte de tierra está formada por transformadores, cajas de conexiones, armarios de control (cuadros de distribución), cables y dispositivos de boca de pozo, etc. Desempeña principalmente la función de control, protección y registro.

La parte media está formada principalmente por cables, incluidos cables de alimentación y cables conductores. El cable de alimentación transmite la corriente superficial al cable subterráneo; la función del cable conductor es conectar el cable de alimentación y el motor eléctrico.

La parte subterránea generalmente se compone de una válvula de drenaje de aceite, una válvula de retención y una unidad de fondo de pozo de arriba a abajo. La unidad de fondo de pozo incluye una bomba centrífuga multietapa, un separador de petróleo y gas, un protector y un motor sumergible. Algunos pozos con bombas eléctricas también están equipados con un dispositivo de monitoreo en la parte inferior del motor sumergible, que puede medir la presión del fondo del pozo, la temperatura, el grado de aislamiento del motor, la subida y bajada del nivel de líquido y transmitir la señal a la consola de tierra.

El motor sumergible se instala en la parte inferior de la unidad subterránea y es la energía para la bomba eléctrica. La corriente de alto voltaje en el suelo se transmite al motor sumergible a través del cable. 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 en el motor, lubricar y sellar el motor. El separador de petróleo y gas generalmente se instala en el extremo superior del protector y en el extremo inferior de la bomba centrífuga multietapa para separar el gas libre en el petróleo crudo y mejorar la eficiencia de la bomba. Las bombas centrífugas multietapa constan de piezas fijas y piezas giratorias. La parte giratoria tiene un eje de bomba y en el eje se instalan una gran cantidad de impulsores. Cuando el motor impulsa el impulsor en el eje de la bomba para que gire a alta velocidad, el líquido lleno en el impulsor se lanza alrededor del impulsor bajo la acción de la fuerza centrífuga, acelerando el fluido del pozo para que el fluido del pozo tenga energía cinética y se introduzca en La siguiente etapa a través de la carcasa guía del impulsor, después de ser apilado paso a paso, se obtiene una cierta 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 superficial se ingresa al motor sumergible subterráneo a través de un cable especial para la bomba eléctrica sumergible, y el motor sumergible impulsa el multietapa. bomba centrífuga para girar. La acción centrífuga giratoria del impulsor de etapas múltiples levanta y bombea el petróleo crudo desde el fondo del pozo a la superficie.

La práctica demuestra que el uso de bombas eléctricas funciona bien en pozos con fuertes inundaciones de agua, pozos de alto rendimiento, pozos con diferentes profundidades, pozos direccionales, pozos arenosos y cerosos. Su rango de desplazamiento es de 16~14310m3/d; la profundidad máxima de bombeo puede alcanzar los 4600m y la temperatura máxima de trabajo bajo tierra puede alcanzar los 230℃.

3. Producción de petróleo con bomba de tornillo impulsada por fondo de pozo

A diferencia de la bomba de tornillo impulsada por superficie, la potencia de la bomba de tornillo impulsada por fondo de pozo se coloca en el fondo del pozo sin necesidad de una varilla de bombeo. Su principio de funcionamiento es: utilizar un tubo para bajar la bomba, el motor y el protector al pozo por debajo del nivel del líquido. El motor hace girar el tornillo a través del acoplamiento excéntrico y el tornillo se instala en un casquillo formado por. el tornillo y el casquillo están aislados entre sí. Cuando el tornillo gira, estas cámaras se mueven gradualmente de abajo hacia arriba, haciendo que la presión del líquido aumente continuamente, enviando así el fluido del pozo a la superficie.

En lo que respecta a la situación actual, las bombas de tornillo de superficie son técnicamente relativamente maduras; las bombas de tornillo subterráneas tienen muchas ventajas, pero aún se encuentran en la etapa experimental.

4. Producción de aceite con bomba de pistón hidráulico

La bomba de pistón hidráulico es un dispositivo de bombeo de aceite con bomba sin vástago accionado hidráulicamente. Es la aplicación de la transmisión hidráulica en equipos de bombeo de aceite. En comparación con las bombas de varilla, su característica fundamental es que cambia la forma en que se transmite la 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—Motor 4—Tanque de tratamiento de fluido de potencia; 5 - Dispositivo de boca de pozo; 6 - Cilindro de trabajo de la bomba de fondo de pozo; 7 - Bomba sumergible

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. , responsable de proporcionar energía a la tarea.

La parte intermedia es la tubería central para el fluido de potencia desde la superficie hasta la unidad de fondo del pozo, y un canal especial para drenar el fluido de potencia y el fluido de producción a la superficie.

La parte subterránea consta de un cilindro de trabajo y una bomba sumergible, que desempeñan la función principal de bombear aceite.

El principio de funcionamiento de la bomba de pistón hidráulico es: el motor eléctrico impulsa la bomba de potencia de superficie. El líquido del tanque de almacenamiento es impulsado por la bomba de potencia y luego ingresa al tubo de aceite central después del alto. El líquido de potencia a presión ingresa a la bomba de pistón hidráulico subterránea, se acciona. Cuando la bomba funciona, el líquido bombeado y el fluido de potencia después del trabajo regresan al suelo a través de la tubería de aceite exterior.

La bomba de pistón hidráulico tiene un amplio rango de desplazamiento (16~1600m3/d), tiene una gran adaptabilidad a la profundidad de la capa de petróleo, petróleo ceroso, pesado, pozos inclinados y pozos horizontales, y puede usarse en diversas condiciones. pozos de petróleo y puede trabajar en pozos con temperaturas relativamente altas. Sin embargo, la estructura de la unidad es compleja, los requisitos de precisión del procesamiento son altos y la medición del fluido de potencia es difícil.

Figura 5-10 Diagrama del principio de funcionamiento de la bomba de chorro

5. Dispositivo de producción de aceite con bomba de chorro

La bomba de chorro se divide en una parte de superficie, una parte intermedia y una parte subterránea. La parte de tierra y la parte media son las mismas que la bomba de pistón hidráulico, pero la diferencia es que la bomba de chorro hidráulico solo se puede instalar en un sistema abierto de circulación de fluido de potencia. La parte del fondo del pozo es la bomba de chorro, que consta de tres partes: boquilla, garganta y tubo de difusión, 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 petróleo, fluye a través de la parte superior de la bomba de chorro hasta la boquilla y luego ingresa a la cámara de mezcla conectada con el fluido de formación. En la boquilla, casi toda la carga de presión total del fluido motor se convierte en carga de velocidad. El petróleo crudo que ingresa a la cámara de mezcla es bombeado por el fluido de potencia, se mezcla con el fluido de potencia y fluye hacia la garganta. El momento y la energía cinética se convierten en la garganta y luego pasa a través del tubo de difusión con una sección transversal que se expande gradualmente. para convertir la carga de velocidad en una carga de presión, mezclando así el líquido se eleva al suelo.

Características de la bomba de chorro: No hay piezas 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 y no está limitada por la altura de elevación; para pozos de líquidos de alta producción; la inversión inicial es alta; la corrosión y el desgaste pueden dañar las boquillas; los costos de mantenimiento del equipo terrestre son bastante altos.