稠油油藏特征性分析與舉升方式優(yōu)化策略

張培 郭磊 張大偉

摘 要：稠油油藏“兩超五高”的特點(diǎn)導(dǎo)致人工舉升難度大，雖然目前已形成了一些有效的舉升工藝和特色技術(shù)，但還存在舉升能力不足、桿柱失效比例高和系統(tǒng)效率低等問題。稠油油藏的特殊性決定了人工舉升難度大，主要存在抽油桿失效比例高、系統(tǒng)效率低和摻稀比高等問題。通過分析工藝技術(shù)現(xiàn)狀，提出了技術(shù)策略，以滿足新時(shí)期、新環(huán)境下的稠油開發(fā)要求。

關(guān)鍵詞：稠油；兩超五高；人工舉升；舉升工藝；特色技術(shù)

1 稠油油藏開發(fā)難點(diǎn)

研究區(qū)為河道砂巖油藏，主要利用地層能量進(jìn)行開發(fā)，能量下降極快，隨著開發(fā)時(shí)間的延長，泵掛深度需要不斷加深，且流體黏度高、進(jìn)泵困難，常規(guī)人工舉升工藝無法滿足舉升要求。另外，雖然原油地層黏度低，但是隨著舉升過程中溫度降低，黏度增大，至地下2 000～3000m處無法流動(dòng)，需采取井筒降黏措施。目前，人工舉升的主要存在以下問題：地層供液能力不足，人工舉升能力不能滿足生產(chǎn)需求油井產(chǎn)層供液能力太小嚴(yán)重影響人工舉升的效果，由于地層能量無補(bǔ)給，隨著生產(chǎn)不斷進(jìn)行，人工舉升能力不再滿足生產(chǎn)需求，引發(fā)了一系列問題：1）抽油井深抽舉升能力不足，泵掛深、液面深、桿柱應(yīng)力超載，地面設(shè)備負(fù)載能力不足，需要大負(fù)載設(shè)備、高強(qiáng)度桿以滿足持續(xù)加深的泵掛要求；2）部分使用螺桿泵的油井間歇抽油或發(fā)生運(yùn)行事故；3）受液面低、原油黏度高、黏溫拐點(diǎn)深、稀稠油混配效果差、成本高和電動(dòng)潛油泵稠油適應(yīng)性差等因素影響，部分井抗稠油電動(dòng)潛油泵平均運(yùn)行壽命僅170d，造成生產(chǎn)成本居高不下。

2 稠油井人工舉升技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 稠油有桿泵舉升工藝

針對(duì)產(chǎn)液黏度大引起載荷大，導(dǎo)致抽油機(jī)電流高燒損電機(jī)、桿柱緩下等問題，通過研究大負(fù)荷能力的大型皮帶機(jī)、具有下行液力反饋?zhàn)饔玫某槌肀眉夹g(shù)和減載深抽技術(shù)，形成了稠油有桿泵舉升工藝，解決了抽油井停機(jī)、光桿緩下等問題，保障了生產(chǎn)可靠運(yùn)行。

2.1.1 大型皮帶抽油機(jī)技術(shù)

抽油井因原油密度大、下泵深，造成抽油機(jī)載荷大，易因桿柱疲勞發(fā)生桿斷或因電流高燒毀電機(jī)，為滿足深抽或大泵提液的需要，研發(fā)了長沖程、慢沖次的900型和1000型大型皮帶抽油機(jī)，以解決大載荷的問題。通過應(yīng)用地面大型抽油設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了長沖程、慢沖次的工作制度，保證了油井正常生產(chǎn)，減輕對(duì)桿柱疲勞傷害，為稠油深抽工藝提供了設(shè)備保障。

2.1.2 大排量抽稠泵技術(shù)

大排量抽稠泵的主要技術(shù)特點(diǎn)為：1）采用上大下小兩級(jí)串聯(lián)柱塞，抽油桿帶動(dòng)柱塞運(yùn)動(dòng)引起環(huán)形腔容積變化而分別形成低、高壓腔，使閥打開或關(guān)閉，從而完成進(jìn)液和排液。2）下行程時(shí)，泵出油閥的液柱壓強(qiáng)和泵進(jìn)油閥液柱壓強(qiáng)的差值作用在下柱塞上，產(chǎn)生下行動(dòng)力，與常規(guī)泵相比更有助于抽油桿柱下行。3）通過改變進(jìn)油閥位置，將進(jìn)油閥設(shè)置在下泵筒下部偏心閥罩中，使進(jìn)油口直徑由23.0mm增加為42.0mm，進(jìn)泵阻力降低67%，提高了泵充滿程度。4）適用于原油黏度小于4000mPa？s，氣油比小于200，含蠟量小于25%，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量小于20%，含砂量小于0.3%的油井。

2.1.3 減載深抽技術(shù)

油藏埋藏深，下泵深度受抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷和抽油桿強(qiáng)度的制約，無法實(shí)現(xiàn)深抽，影響油田開發(fā)效果。為此研發(fā)了長沖程抽油機(jī)減載器，可以解決稠油井深抽與排量的矛盾。抽油機(jī)減載器主要由減載柱塞、柱塞管、過液孔、呼吸孔和密封管組成。由于該減載器所下位置油管內(nèi)液柱壓力要遠(yuǎn)大于套管內(nèi)的壓力，所形成的壓力差作用于減載柱塞的下端面，使其產(chǎn)生一個(gè)向上的舉升力，起到減小桿柱受力的作用。

2.2 抗稠油電動(dòng)潛油泵配套舉升工藝

2.2.1 抗稠油電動(dòng)潛油泵技術(shù)

1）優(yōu)化葉輪結(jié)構(gòu)降低舉升阻力。葉輪是電動(dòng)潛油泵的核心機(jī)構(gòu)，是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)流體壓能的關(guān)鍵部件，液體通過葉輪時(shí)，液體的壓能和動(dòng)能都得到增加，合理的葉片結(jié)構(gòu)是稠油深井舉升的關(guān)鍵。2）提高保護(hù)器膠囊的性能。通過改性橡膠材料，使保護(hù)器膠囊具有耐溫140℃、抗H2S和高抗拉強(qiáng)度的特性，解決其密封失效問題。

2.2.2 管柱配套工藝

針對(duì)深層稠油井在舉升過程中稠油與稀油混配不均、影響降黏效果的問題，研發(fā)了泵下加尾管工藝技術(shù)，即在有桿泵管柱或電動(dòng)潛油泵管柱下通過過橋管連接尾管。泵下加尾管技術(shù)可以加深摻稀點(diǎn)深度，有效提高混配效果。其工藝原理為通過加深摻稀點(diǎn)深度，充分利用地層熱能，提高稠油、稀油相容性。當(dāng)摻稀點(diǎn)加深后，摻稀點(diǎn)的溫度升高，此處地層稠油的黏度低、流動(dòng)性強(qiáng)，同時(shí)稀油進(jìn)一步加熱活性也得到提高，因而更容易分散到稠油內(nèi)。

2.3 稠油舉升新工藝

針對(duì)生產(chǎn)摻稀比高、稀油資源少，地層能量低、動(dòng)液面下降快，稠油乳化等問題，開展了開采新技術(shù)探索研究，形成摻稀氣舉舉升工藝、稠油復(fù)合舉升工藝及稠油螺桿泵舉升工藝。

2.3.1 摻稀氣舉舉升工藝

摻稀氣舉舉升工藝是利用地面設(shè)備將氮?dú)夂拖∮瓦M(jìn)行均相混合后，經(jīng)過油套環(huán)空和壓井滑套注入油管，然后循環(huán)到地面。其工藝原理為注入的混合介質(zhì)進(jìn)入油管后，與油層產(chǎn)出流體混合，當(dāng)混合流體向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，井筒內(nèi)壓力下降，氣體膨脹，混合流體密度下降，稀油與稠油相溶使黏度降低，流動(dòng)阻力進(jìn)一步降低，另外氣體膨脹能產(chǎn)生連續(xù)向上運(yùn)動(dòng)的力，最終將稠油舉升至地面。

2.3.2 稠油復(fù)合舉升工藝

稠油復(fù)合舉升工藝是利用接替舉升的方法對(duì)深動(dòng)液面的油井進(jìn)行復(fù)合舉升。復(fù)合舉升系統(tǒng)的工作流程為油層流體沿射孔層段流至井底，并在井底流壓的作用下沿井筒向上流動(dòng)，經(jīng)由電動(dòng)潛油泵舉升至一定的高度，再由有桿泵接力舉升至地面，從而實(shí)現(xiàn)超深層油藏的復(fù)合舉升。復(fù)合舉升工藝可以解決電動(dòng)潛油泵的連續(xù)出油與有桿泵的半程出油矛盾，在保持有桿泵有一定沉沒度的情況下，由電動(dòng)潛油泵將井液舉升到有桿泵的正常抽汲深度，再由有桿泵系統(tǒng)舉升到地面。

3開發(fā)技術(shù)對(duì)策及建議

3.1儲(chǔ)層改造技術(shù)

油層的產(chǎn)液能力是決定油井舉升工藝的根本因素，通過研究低成本高效的儲(chǔ)層改造技術(shù)，提高產(chǎn)液指數(shù)，可以間接提高動(dòng)液面，降低舉升難度。建議開展高壓酸壓技術(shù)，暫堵轉(zhuǎn)向多級(jí)壓裂技術(shù)，水力噴射鉆孔、解堵技術(shù)和負(fù)壓解堵技術(shù)等，提升油層的產(chǎn)液能力。

3.2 產(chǎn)液介質(zhì)降黏改性

原油稠、高H2S的特性導(dǎo)致其舉升困難，另外原油黏度高導(dǎo)致井底出砂及井壁坍塌加劇，部分井甚至因出砂需要檢管、檢泵，因此降黏是目前舉升工作的重點(diǎn)。井筒降黏工藝仍需研發(fā)高效技術(shù)：1）稠油降黏技術(shù)，如超深井蒸汽吞吐降黏技術(shù)、CO2吞吐地層降黏技術(shù)、復(fù)合型表面活性劑吞吐增效技術(shù)等；2）摻稀降黏技術(shù)，對(duì)于淺井可應(yīng)用過泵加藥降黏，深井應(yīng)用管柱外綁鋼管摻稀降黏，并在泵下進(jìn)行旋流混合，將分散的稠油團(tuán)與降黏劑充分?jǐn)嚢?，最終降低加入藥劑用量，降低噸油成本，提高油井開發(fā)效益；3）井下催化裂化技術(shù)，高分子鏈的稠油裂解為低分子鏈，成為高流動(dòng)性的介質(zhì)，從而解決流動(dòng)性差、負(fù)載大的問題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉延鑫，王旱祥，汪潤濤，等.電動(dòng)潛油離心泵葉輪沖蝕磨損研究[J].中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，41（4）：155-159.