張建(中石油遼河油田分公司鉆采工藝研究院, 遼寧 盤錦 124010)
定時(shí)開啟注聚井井下取樣器的研制及應(yīng)用
張建(中石油遼河油田分公司鉆采工藝研究院, 遼寧 盤錦 124010)
文章敘述了一種注聚合物用井下取樣裝置的應(yīng)用范圍、結(jié)構(gòu)原理、管柱結(jié)構(gòu)、操作及應(yīng)用實(shí)施情況。本文對提高注聚合物過程中的取樣精度有一定幫助。
注聚合物;井下取樣器;定時(shí)開啟;研制及應(yīng)用
在油田開發(fā)后期,油田主體已進(jìn)入高含水、高采出程度的“雙高”開發(fā)階段,水驅(qū)效果會越來越差。而三次采油提高采收率技術(shù)研究表明,聚合物驅(qū)是一種大幅度提高原油采收率的技術(shù)。但在注入過程中聚合物會受到剪切作用以及井下溫度、地層水礦化度等井下條件的影響,導(dǎo)致注入目的層的實(shí)際流體粘度等參數(shù)達(dá)不到地質(zhì)要求。為保證注入液體粘度,需對注入井下的聚合物進(jìn)行取樣分析。因此,取樣結(jié)果是對地層中注聚情況最直接的反應(yīng)。
而目前的注聚井井下取樣器采用替代式取樣方法,即取樣器在下井過程中取樣器一直保持開啟狀態(tài),完成取樣后關(guān)閉取樣器。但由于聚合物粘度較大,替代過程中會導(dǎo)致聚合物、臟物滯留在樣品收集桶中,使得所取樣品與指定取樣位置的實(shí)際流體的粘度等參數(shù)有很大誤差,影響聚驅(qū)效果的評價(jià)。
針對這種現(xiàn)狀,文章介紹了一種可用于注聚合物井的具有定時(shí)開啟功能的井下取樣器(下文均簡稱為取樣器)。取樣器下入過程中保持封閉狀態(tài),到達(dá)指定取樣位置后開啟取樣器,完成取樣后再關(guān)閉取樣器。解決了原有注聚井井下取樣器在下井替代過程中因滯留的聚合物、臟物污染樣品的難題提高取樣準(zhǔn)確率,確保了注聚合物的效果,提高了采收率。
取樣器使用油管或連續(xù)油管下入,可用于在注聚管柱內(nèi)或空井筒中進(jìn)行取樣,以便于隨時(shí)監(jiān)控井內(nèi)聚合物的粘度。(圖1)
(1)結(jié)構(gòu)組成。取樣器是由上接頭、中心管、液缸、扶正體、扶正塊、板簧、調(diào)節(jié)環(huán)、滑環(huán)、滑環(huán)銷釘、樣品收集桶10個(gè)零件組成。(圖2)
(2)工作原理。取樣器下入時(shí)滑環(huán)銷釘在中心管的短軌上死點(diǎn),中心管的取樣孔與液缸上的孔不連通,液體無法進(jìn)入中心管與樣品收集桶,取樣器保持封閉狀態(tài)。當(dāng)下入到指定取樣位置后,上提管柱,由于扶正塊與管壁產(chǎn)生的摩擦,致使液缸與扶正體不動,而滑環(huán)銷釘在中心管軌跡中行至下死點(diǎn)。再下放管柱,滑環(huán)銷釘進(jìn)入長軌,取樣器完成換軌動作,液缸上的孔與中心管取樣孔連通,取樣器處于開啟狀態(tài),指定取樣位置的流體從液缸上的孔進(jìn)入,通過中心管上的取樣孔流入樣品收集桶,完成取樣。完成取樣后,再次上提下放管柱,滑環(huán)銷釘進(jìn)入短軌,取樣口與液缸上的孔不連通,上提油管或連續(xù)油管,取樣器在上提過程中保持關(guān)閉狀態(tài),提出取樣器,卸下樣品收集筒,完成取樣。
(3)裝配步驟??ňo中心管,依次將扶正體、液缸從左側(cè)套入,將扶正塊、板簧裝入扶正體槽中,將液缸與扶正體連接至螺紋盡頭,將滑環(huán)從右側(cè)套入中心管,裝入滑環(huán)銷釘。將調(diào)節(jié)環(huán)由中心管右側(cè)套入,與扶正體連接,調(diào)節(jié)螺紋,保證滑環(huán)銷釘自由滑動。分別擰緊中心管與上接頭、樣品收集桶的油管扣,完成裝配。
(1)滑環(huán)銷釘設(shè)計(jì)計(jì)算
式(1)~(3)中:F為滑環(huán)銷釘承受剪切力,N; τ為銷釘材質(zhì)剪
切強(qiáng)度,MPa;S1為剪切銷釘橫截面積,mm2;d為剪切銷
釘直徑,mm。
本設(shè)計(jì)銷釘?shù)墓ぷ鳁l件為:滑環(huán)銷釘剪切力:6kN;銷釘個(gè)數(shù):2;材料剪切強(qiáng)度:350MPa;設(shè)計(jì)銷釘直徑:7mm。
設(shè)計(jì)滑環(huán)銷釘不能夠被剪斷。
(2)板簧受力模擬仿真結(jié)果(圖3)
由仿真結(jié)果可知,板簧符合設(shè)計(jì)要求。
圖1
圖2
圖3
張建(1988-),男,遼寧臺安人,助理工程師,本科 ,主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)工作。