定時(shí)開(kāi)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)

定時(shí)開(kāi)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(duì)提高注聚合物過(guò)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(kāi)啟；研制及應(yīng)用

在油田開(kāi)發(fā)后期，油田主體已進(jìn)入高含水、高采出程度的“雙高”開(kāi)發(fā)階段，水驅(qū)效果會(huì)越來(lái)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(guò)程中聚合物會(huì)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(duì)注入井下的聚合物進(jìn)行取樣分析。因此，取樣結(jié)果是對(duì)地層中注聚情況最直接的反應(yīng)。

1 現(xiàn)有取樣器分析研究

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(guò)程中取樣器一直保持開(kāi)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(guò)程中會(huì)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(píng)價(jià)。

針對(duì)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(kāi)啟功能的井下取樣器(下文均簡(jiǎn)稱為取樣器)。取樣器下入過(guò)程中保持封閉狀態(tài)，到達(dá)指定取樣位置后開(kāi)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(guò)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。

2 取樣器的管柱結(jié)構(gòu)

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)

3 取樣器的結(jié)構(gòu)原理

(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(wú)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(dòng)，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(zhǎng)軌，取樣器完成換軌動(dòng)作，液缸上的孔與中心管取樣孔連通，取樣器處于開(kāi)啟狀態(tài)，指定取樣位置的流體從液缸上的孔進(jìn)入，通過(guò)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(guò)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(dòng)。分別擰緊中心管與上接頭、樣品收集桶的油管扣，完成裝配。

4 相關(guān)技術(shù)參數(shù)確定

(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(tái)安人，助理工程師，本科 ，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)工作。