系统上冲程时,举升井液的理论排量计算公式与式(1)相似,只需将D2pb换成D2pb-D2pu即可,其中的Dpu为杆式泵柱塞直径。在下泵施工前,以注入流体的管式泵泵效为90%-95%、举升流体的杆式泵泵效为80%-90%进行设计。
游动系统下冲程时承受的向上载荷在下冲程时,杆式泵柱塞承受向下的液柱载荷以及环空内流体向上的作用力。管式泵柱塞承受环空内流体向下的作用力以及注入层的水对其向上的作用力。从力平衡关系和井下泵功图,可推算游动系统在下冲程时承受的向上载荷为Fi=pt(Apu-Avr)+pc(Apb-Apu)-Fd(2)式中pt输油管压力加油管内液柱压力,kPa;Apu杆式泵柱塞横截面积,m2;Avr光杆横截面积,m2;Apb管式泵柱塞横截面积,m2;pc油套环空内流体压力加上套管头处的气体压力,kPa;Fd在井下泵示功图上显示的下冲程的*小载荷,kN.
DAPS的*大注入压力由于管式泵的下泵深度与注水层的深度不相等,DAPS对注水层的*大注入压力为pi=918Q(Hin-Hpb)+FiApb(3)式中Hin注水层深度,m;Q注入水的密度,kg/m3;Hpb管式泵下泵深度,m.
试验情况模拟试验<4>1996年10月至1997年3月,DAPS的第二台样机在美国落基山矿场试验中心(RMOTC)进行了井下油水分离与回注的模拟试验,获得了可靠的试验数据和示功图,并在举升的井液出口出现了相当高的含油量。为冲次n=917min-1时的动力示功图。
上下冲程曲线的平均线平行,说明有杆泵工作正常。由可量出,泵的充满系数为G充=47/(64-14)@100%=94%,泵的排出系数为G排=47/64@100%=73%.是测得的井下泵示功图。由于DAPS的工作完全不同于常规有杆泵,而测井下泵示功图所用的程序虽然有所修改,对上冲程来说比较精确,但还不适合于下冲程,故所测井下泵示功图稍有出入。试验表明,DAPS装置能将油和少量的水举升到地面,将大量的水回注到注水层,达到了设计和试验的目的。
井下泵示功图21现场试验<5>DAPS装置已在美国的科罗拉多、得克萨斯和怀俄明等州及加拿大的部分油田共16口生产井进行了现场试验。其中15口井的统计数据显示:原油产量平均增加37%,采出水平均降低61%;增油*多的3口井增加了106%233%.表明DAPS装置能达到增加原油产量、减少采出水的目的。
存在的问题和发展趋势适用范围与工作条件DAPS适用于套真空机组管外径为13917mm(5"-英寸)或井径17718mm(7英寸)的井,也可用于常规有杆泵能正常生产的高含水井,尤其适用于石灰岩油藏和砂石油藏。其工作条件是:(1)产油层和注水层不能相窜通;(2)注水层的渗透能力不能太低,产油层的流体不能堵塞注水层,即产油层和注水层的流体化学性要相容;(3)产油层在上,注水层在下,且上部油柱在DAPS装置的上部吸入口之上。
存在的问题(1)重力分离需要一定的过程,若两吸入口间距离太近,势必造成油、气、水分离不理想。(2)游动阀底部与管式泵柱塞顶部及底部与固定阀ò之间的距离大,会降低杆式泵和管式泵的泵效。
发展趋势DAPS应能适用于更大直径范围的油井、不需要水处理装置而对环境比较敏感的油井、蒸汽驱井和斜直井;能部分取代常规生产方法开采高含水井、边远井;还能用于不需要安装新地面管线来配套注水的井以及需要较少水处理的海洋油井。
结束语DAPS装置模拟试验成功后不久,出现了利用重力分离的不同组合(如用一个动力驱动两台电潜泵或两套有杆泵,也可以用电潜泵注入、用螺杆泵或有杆泵举升),用以灵活地处理不同的地质情况。