稠油開采節(jié)能技術(shù)的降稠方式分析

朱益飛

勝利油田 孤東采油廠 （山東 東營 257237）

稠油開采節(jié)能技術(shù)的降稠方式分析

朱益飛

勝利油田 孤東采油廠 （山東 東營 257237）

針對稠油流動性差、黏度大、開采難度大的問題，勝利油田根據(jù)不同條件的油藏選擇了多種降黏開采方式，逐步建立并形成了具有自己特色的稠油油藏水驅(qū)開采技術(shù)、熱采技術(shù)以及地面節(jié)能配套工藝技術(shù)。并對此三種開采方式的特點(diǎn)、性能及不同油藏條件下稠油開采方式的選擇和開發(fā)效果進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

孤東油田 稠油開采 節(jié)能技術(shù)

稠油含有較高的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)，其黏度大、流動性差,給生產(chǎn)帶來了許多不便。孤東油田稠油資源豐富,分布較廣，而且各地區(qū)稠油油藏的類型差異較大，油藏特點(diǎn)各不相同。不同的油藏條件直接影響著稠油開采方式的選擇及其開發(fā)效果。到目前為止，勝利油田已形成了以機(jī)械降黏、井筒加熱、稀釋降黏、化學(xué)降黏、配套抽稠工藝為主的水驅(qū)開采技術(shù)和以蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)、稠油熱采配套工藝技術(shù)為主的熱采技術(shù)。

水驅(qū)（冷采）稠油油藏開采技術(shù)的降稠方式

孤東油田油層非均質(zhì)性嚴(yán)重，斷層多，而且油藏類型復(fù)雜，原油性質(zhì)變化大。對一些原油黏度相對較低、油藏儲量相對較小、稠油井較為分散的普通稠油油藏采用蒸汽吞吐或蒸汽驅(qū)開發(fā)成本高，因此這類普通稠油的開采一般是根據(jù)地層條件和原油性質(zhì)，在進(jìn)行水驅(qū)開發(fā)的過程中，尋找一些常規(guī)工藝與特殊工藝的組合形式進(jìn)行生產(chǎn)。特別是近幾年來，隨著一些新工藝技術(shù)的出現(xiàn)，已形成了一套針對性較強(qiáng)的水驅(qū)（冷采）稠油油藏開采技術(shù)。

1 井筒降黏技術(shù)

稠油在地層條件下流入井筒后，隨著壓力降低，稠油因脫氣變得越來越稠，加上稠油在舉升中與較冷介質(zhì)進(jìn)行熱交換，它在井筒中熱損失是很大的，稠油的溫度越來越低，黏度急劇上升，流動更加困難。針對此特征和各油藏的構(gòu)造，應(yīng)采取不同的井筒降黏采油工藝。

2 機(jī)械降黏

在機(jī)械采油方面，有常規(guī)管式泵(直徑 44、56、57、70mm),浸入式抽稠泵、螺桿泵、水力噴射泵、水力活塞泵等采油工藝。這通過加大機(jī)械采油力度，改善稠油流動性，將稠油舉升采出地面。

3 井筒加熱降黏

（1）電加熱采油系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由電加熱管、電纜、升壓變壓器、電控柜、傳感器等組成。具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便等特點(diǎn)。適用于自噴井及機(jī)抽井，不受井深限制。

（2）無電纜加熱系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由地面控制部分、井下加熱部分和泵下功率補(bǔ)償?shù)葞撞糠纸M成，解決了電加熱采油能量損耗大的缺陷。

（3）利用熱油、熱水循環(huán)，保持井溫，以減少稠油因熱損失溫度降低而黏度升高的問題，保持稠油較好的流動性。

4 稀釋降黏

稀釋降黏主要是利用相似相容原理，加入溶劑降低稠油黏度，改善其流動性。常用的溶劑有甲醇、乙醇、煤油、粗柴油、混苯等?；毂街械募妆?、二甲苯是膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的良好溶劑。常用含混苯的稠油解堵劑對油稠、含膠質(zhì)、瀝青質(zhì)較多的油井進(jìn)行井筒清洗降黏，降低抽油桿的負(fù)荷，使液體的流動性得到較大的改善。

5 化學(xué)降黏

所謂化學(xué)降黏就是將一定的化學(xué)藥劑從油管（套管）環(huán)形空間注入井底，在井下泵的抽吸攪拌作用下，使藥劑溶液與稠油混合，降低原油黏度后被采出。由于原油物性及所用藥劑不盡相同，其原理也有所不同，大致可分為兩大類，即乳化降黏法和潤濕降阻法。其中乳化降黏法是以水溶性好的表面活性劑作為乳化劑，按一定量加入水中注入油井，使原油分散游離，形成O/W 型乳化液,將稠油的摩阻變成水的摩阻,達(dá)到降低稠油黏度的目的 。潤濕降阻法是在稠油生產(chǎn)過程中，加入表面活性劑水溶液，破壞油管或抽油桿表面長期與稠油接觸所形成的親油性，使其表面潤濕反轉(zhuǎn)，變?yōu)橛H水性，形成一層連續(xù)的水膜,減少抽汲過程中稠油流動的阻力，改善稠油的流動性。因此,它是由不同表面活性劑（乳化液）和不同助劑構(gòu)成的種類不同的稠油降黏劑。

稠油油藏?zé)岵杉夹g(shù)的降稠方式

稠油黏度對溫度特別敏感,隨溫度上升而急劇下降。注蒸汽熱力采油目前比較成熟的兩種開采方式是蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)。將水蒸汽作為熱載體注入油層，利用高溫濕蒸汽所攜帶的熱量加熱儲層及其流體，降低原油黏度,改善滲流條件和補(bǔ)充驅(qū)動能量來提高稠油采收率。具體有以下幾種稠油熱采技術(shù)。

1 蒸汽吞吐開采技術(shù)

孤東油田經(jīng)過10多年的吞吐研究與開發(fā)，已經(jīng)形成了一套針對上述6種類型稠油油藏的吞吐開發(fā)方案，并根據(jù)油藏的實(shí)際情況，抓住重點(diǎn)，解決其關(guān)鍵問題。對于具有活躍邊底水的厚層塊狀特稠油砂巖油藏重點(diǎn)是油井的射孔井段以及如何控制邊底水過早突破；對于具有邊水的薄層砂巖、礫巖油藏，重點(diǎn)是巖性在縱向上的分布規(guī)律和注采參數(shù)；對于薄互層砂巖油藏重點(diǎn)是吞吐開采的可行性、開發(fā)層系的合理劃分以及如何提高注汽熱效率；對于小斷層砂巖稠油油藏重點(diǎn)是如何利用天然能量使吞吐和常規(guī)開采相結(jié)合，提高區(qū)塊的動用儲量;對于灰?guī)r潛山型稠油油藏重點(diǎn)是潛山在平面上的分布以及灰?guī)r稠油油藏的吞吐注采參數(shù)與合理油層打開程度。另外，超稠油的開采難度大，依靠單一技術(shù)和簡單的技術(shù)組合不能有效地達(dá)到降黏的目的。通過開展超稠油科研攻關(guān)，利用物理化學(xué)輔助蒸汽吞吐技術(shù)，改善超稠油開采效果獲得了成功，年油汽比得以提高，實(shí)現(xiàn)了超稠油的有效利用。

2 蒸汽驅(qū)開采技術(shù)

稠油蒸汽驅(qū)開采方式是蒸汽吞吐開采的延續(xù)，因此，其研究內(nèi)容也是在蒸汽吞吐方案研究基礎(chǔ)上的進(jìn)一步深化和擴(kuò)展。在實(shí)施中，要將蒸汽驅(qū)與蒸汽吞吐結(jié)合起來進(jìn)行，具體作業(yè)分為3個(gè)階段：①蒸汽吞吐階段；②注汽井連續(xù)注汽進(jìn)入蒸汽驅(qū)，采油井連續(xù)進(jìn)行吞吐階段；③采油井結(jié)束吞吐連續(xù)采油，注汽井進(jìn)行蒸汽驅(qū)階段。目前，國內(nèi)還沒有大面積蒸汽驅(qū)成功的油田，大多數(shù)處于先導(dǎo)試驗(yàn)階段。孤東油田通過近幾年的汽驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)，摸索出了一套稠油蒸汽驅(qū)開發(fā)方案，形成了一套稠油蒸汽驅(qū)開發(fā)技術(shù)，并在一部分井組取得了明顯效果。

3 注蒸汽熱采配套工藝

孤東油田在十幾年稠油熱采工作中，已探索出了一系列熱采配套工藝技術(shù)。長沖程鏈條抽油機(jī)及12～16型游梁式抽油機(jī)（沖程5～6m）、各種適用于高黏度稠油熱采的深井泵及高強(qiáng)度抽油桿已配套推廣應(yīng)用。如：推廣了空心抽油桿柱中熱力循環(huán)及電纜加熱技術(shù)，應(yīng)用了“隔熱油管、高溫封隔器、井口和井下熱補(bǔ)償器”配套隔熱技術(shù)，使導(dǎo)熱系數(shù)從0.106W/（m·K）降到0.101W/（m·K）以下，使用壽命從10個(gè)周期延長到25個(gè)周期；調(diào)剖及注入化學(xué)劑助排技術(shù)等也廣泛用于稠油油藏注蒸汽熱采中。

4 提高中后期開采效果的綜合治理技術(shù)

國外的研究和現(xiàn)場試驗(yàn)得出，每口井進(jìn)行5～8周期的吞吐作業(yè)，采油速度可提高3%～8%，但原油采收率僅10%～20%，使可采儲量損失嚴(yán)重。為此孤東油田通過對吞吐開采中后期油藏精細(xì)描述及開發(fā)動態(tài)分析，摸清了剩余稠油分布規(guī)律，提出了層內(nèi)、層間開采潛力。實(shí)施的治理措施主要有：井網(wǎng)加密及擴(kuò)邊、側(cè)鉆技術(shù)、層內(nèi)堵水調(diào)剖技術(shù)、層間調(diào)整技術(shù)等與解堵降黏技術(shù)相配套。

稠油開采地面配套節(jié)能工藝技術(shù)的降稠方式

1 新型節(jié)能拖動裝置的特點(diǎn)

新型節(jié)能拖動裝置由一套專用調(diào)速控制器進(jìn)行控制。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、效率高，將機(jī)械變速與變極變速融為一體，具有容量小、耗材少、安全、方便、耐用等特點(diǎn)，適用于低沖次、低液量、低效和油稠區(qū)塊的油井使用，是替代油井沖次在2.5次/min以下的高能耗電磁調(diào)速電動機(jī)的理想節(jié)能設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計(jì)，這種節(jié)能拖動裝置平均單耗綜合節(jié)電率為54.53%，油井系統(tǒng)效率平均提高9.74%。

2 變頻調(diào)功節(jié)電控制技術(shù)

根據(jù)部分稠油井電加熱桿運(yùn)行不良、管耗電量高以及油井生產(chǎn)參數(shù)運(yùn)行的實(shí)際情況，對部分電加熱井采用了節(jié)能變頻裝置，由此，降低了電加熱頻率，減少了電加熱耗電。其中KD52-237井下調(diào)電加熱頻率后電流由以前的104A下降到節(jié)電控制技術(shù)后的67A，日耗電量由以前的1 036kW·h下降到590kW·h左右，日節(jié)電440kW·h左右；KD5-38井下調(diào)電加熱頻率由64Hz下調(diào)到55Hz，電加熱電流由130A下降到112A，日耗電量由1 236kW·h下降到1 056kW·h，日節(jié)電180kW·h左右；KD5-33井電加熱電流由121A下調(diào)到100A左右，日節(jié)電155kW·h。該技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、效率高、、性能穩(wěn)定、操作簡單的特點(diǎn)，可根據(jù)稠油井生產(chǎn)的實(shí)際需要，對電加熱桿的輸出功率進(jìn)行隨機(jī)、無極調(diào)控，實(shí)現(xiàn)電加熱桿的優(yōu)化，適用于油田稠油開發(fā)電加熱井使用。

3 智能長沖程皮帶式抽油機(jī)

智能長沖程皮帶式抽油機(jī)是一種新型高效無游梁立式機(jī)電一體化抽油機(jī)，它采用智能化設(shè)計(jì)，能自動對機(jī)能進(jìn)行調(diào)整。它與常規(guī)游梁式抽油機(jī)相比，具有操作簡單，高效節(jié)能，保護(hù)功能完善，安全系數(shù)高的特點(diǎn)。同時(shí)，由于該抽油機(jī)沖程大，沖次慢，有利于提高抽油泵的充滿度系數(shù)，有利于提高稠油井產(chǎn)量。采用長沖程皮帶式抽油機(jī)伴空心桿摻水降黏工藝，噸液耗電量下降到8.8kW·h，它與使用游梁式抽油機(jī)相比，平均單井日節(jié)電200kW·h。

4 螺桿泵加變頻節(jié)能調(diào)速技術(shù)

勝利油田孤東采油廠針對部分稠油井存在嚴(yán)重供液不足、油井液面逐年下降，產(chǎn)液量降低，電耗增加，特別是對稠油井造成油井系統(tǒng)效率低，能耗大，開采成本高，能源浪費(fèi)嚴(yán)重等問題,采用油井螺桿泵采油工藝加變頻調(diào)速控制技術(shù)，取代傳統(tǒng)的游梁式抽油機(jī)生產(chǎn)工藝，滿足稠油井螺桿泵抽油裝置的生產(chǎn)工藝要求，有效解決了油泵空抽、能耗高的問題，保證螺桿泵的運(yùn)行正常，使油井連續(xù)抽油，達(dá)到提高油井系統(tǒng)的運(yùn)行效率，節(jié)約電能的目的。

5 無功智能自動補(bǔ)償控制節(jié)能技術(shù)

無功智能自動補(bǔ)償控制節(jié)能技術(shù)采用先進(jìn)的單片機(jī)控制技術(shù)和可控硅動態(tài)無功功率補(bǔ)償技術(shù)，利用裝置控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)對網(wǎng)壓、各次濾波的補(bǔ)償電流、可控硅溫度進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)該技術(shù)具有故障自我診斷及“故障容錯(cuò)運(yùn)行”的特殊功能。即當(dāng)系統(tǒng)檢測出裝置中某一組補(bǔ)償單元出現(xiàn)故障，會自動安排相近的補(bǔ)償單元投入運(yùn)行，并顯示和自動切除發(fā)生故障的補(bǔ)償單元，從而提高裝置補(bǔ)償?shù)倪B續(xù)性。同時(shí)該技術(shù)還根據(jù)感性無功功率的大小投入一定路數(shù)的諧濾波濾波器，它們對50Hz正好構(gòu)成8：4：2：1的容性無功電流，其最小電容量的一路為單位電容量，它決定補(bǔ)償精度。在無0序電流的情況下，三相不平衡負(fù)載的平衡可歸納為補(bǔ)償后三相無功電流完全等于零。它不僅具備普通電機(jī)控制柜的啟停控制、電機(jī)智能綜合保護(hù)等基本功能，還獨(dú)有設(shè)備功率因數(shù)顯示、無功功率全自動調(diào)整等特殊功能。這種自動切換技術(shù)，可自動適應(yīng)井況和電機(jī)設(shè)備的變化，實(shí)現(xiàn)無功功率動態(tài)跟蹤和自動投切補(bǔ)償，將油井電動機(jī)功率因數(shù)提高到0.9以上，可大幅度減少無功損耗，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

結(jié)語

勝利油田孤東采油廠稠油開采技術(shù)發(fā)展到今天，有許多節(jié)能采油工藝值得推廣。相近的油藏條件可采用不同的開采工藝，不同的油藏條件可采用相同的開采工藝。因各地稠油油藏油質(zhì)不同，可根據(jù)具體情況采用相應(yīng)的降黏開采技術(shù)。為了更進(jìn)一步提高稠油的采收率，加強(qiáng)科研與生產(chǎn)、地質(zhì)與工藝的結(jié)合，優(yōu)化和不斷開發(fā)新的技術(shù)，完善稠油生產(chǎn)工藝和油井地面配套節(jié)能設(shè)施，將是一項(xiàng)長期而重要的工作。

According to the problems like the poor fluidity and the large viscosity of viscous crude,and the big difficulty of viscous crude production,Shengli Oilfields chose several production ways of reducing viscosity based on different conditions of petroleum reservoir,and gradually established and developed their own technologies,including the water-drive techniques and the thermal recovery techniques of viscosity reservoir,and the matching technique of ground energy-saving.Then,a detailed introduction is given to the characteristics and property of the above three oil production techniques,the choice of oil production techniques under different condition of oil reservoir and the corresponding effect of exploitation.

Gudong oilfields;production of viscous crude;energy-saving

朱益飛（1967-），男，高級工程師，主要從事油田計(jì)量與節(jié)能技術(shù)的研究與開發(fā)工作。

2010-06-08