高3618塊火驅舉升工藝配套及應用

趙云峰

（中國石油遼河油田公司高升采油廠，遼寧盤錦 124125）

高3618塊火驅舉升工藝配套及應用

趙云峰

（中國石油遼河油田公司高升采油廠，遼寧盤錦 124125）

高3618塊位于高升油田高二、三區(qū)的東北部，屬深層巨厚稠油油藏，為提高區(qū)塊的整體開發(fā)效果，2008年開展了火驅先導試驗，試驗過程中逐漸暴露出摻油困難、泵效降低等舉升問題，制約了火驅試驗的順利進行，為此，針對性地開展了相關技術的試驗與應用，形成了以雙柱塞過泵摻油為主，以泵下油管電磁加熱為輔的摻油配套工藝及雙級復合氣錨分離技術的防氣配套工藝，為火驅試驗的成功提供了保障。

稠油油藏；火驅開發(fā)；舉升工藝；高升油田

高3618塊位于高升油田高二、三區(qū)的東北部，屬深層巨厚稠油油藏，主要開發(fā)層系為沙河街組蓮花油層，是高升油田主要稠油區(qū)塊之一，1987年投入蒸汽吞吐開發(fā)，目前已進入吞吐末期，地層壓力由原始的18.4 MPa降至2～3 MPa，平均單井日產油1.1 t、吞吐油汽比0.25、采油速度0.4%，回采水率27.6%，繼續(xù)吞吐開發(fā)效果差，開發(fā)方式亟需轉換?；痱岄_發(fā)具有驅油效率高、采收率高、有效利用油層存水等優(yōu)點，2008年5月在高3618塊開展了火驅先導試驗。隨著火驅試驗的進一步推進，火驅開發(fā)逐漸呈現良好態(tài)勢，但生產中也暴露出一些問題，制約了火驅試驗的順利進行，為此開展了火驅配套工藝技術的試驗與應用。

1 火驅試驗暴露的主要舉升問題

火驅試驗井組位于高3618塊中部，動用含油面積0.205 km2，石油地質儲量188.2×104t，試驗目的層為L5＋L6砂體。2008年5月按照行列井網干式正向燃燒開始注氣，目前有注氣井10口，觀察井7口，一線井20口，日注氣15.5×104Nm3，注氣壓力0.9～6.1 MPa；一線油井日產液131.7 t，日產油45.6 t，綜合含水65.4%，日產氣6.7×104Nm3。從目前生產情況看，高3618塊火驅先導性試驗收到了較好效果，但在舉升方面仍然暴露出一些問題，制約了區(qū)塊的高效開發(fā)，具體表現在以下幾個方面：

1.1 油套環(huán)空摻油困難，摻油比增加，油井負荷增大

因井組產氣量大幅增加，摻入的稀油部分被帶入氣系統(tǒng)，導致摻入井底稀油量大大減少，油井表現出油稠泵漏或卡井，雖然采取了加大摻油比的措施，但油稠問題仍然存在。平均摻油比由驅前的0.48增加至1.14，但一二線油井仍存在油稠井16口，占開井數總的47.1%。

1.2 入泵氣體無法及時排出，油井泵效大大降低

隨著油井產氣量的增加，進入泵氣體也逐漸增多，導致入泵液體減少，泵效降低，油井產量大幅波動，嚴重時甚至發(fā)生“氣鎖”。雖然采取套管氣外排措施，但效果并不明顯，一二線油井仍有12口存在氣影響，占開井數總的35.3%。

2 舉升工藝的試驗與配套技術［1-4］

2.1 摻油配套工藝

2.1.1現場試驗情況

現場共試驗了6項舉升配套工藝，這些工藝存在的情況如下：

（1）螺桿泵過泵摻油工藝：抽油桿和轉子頻繁斷脫，要求井供液充足。

（2）空心桿泵上摻油工藝：原油入泵問題未得到解決，摻油壓力高且空心桿洗桿頻繁。

（3）空心桿電纜加熱工藝：原油入泵問題未得到求，不能進行原油性質全分析。

（4）泵下油管電磁加熱工藝：能夠滿足生產需求，方便原油性質全分析；運行成本高。

（5）空心泵過泵摻油工藝：能夠滿足生產需求，使用壽命短，不能進行原油性質全分析。

（6）雙柱塞泵過泵摻油工藝：能夠滿足生產需解決，同時耗電量大、運行成本高。

綜合考慮摻油問題和火驅監(jiān)測兩方面，最終確定了“以雙柱塞泵過泵摻油為主，以泵下油管電磁加熱為輔”的摻油配套工藝。

2.1.2雙柱塞泵過泵摻油工藝

主要由地面部分和井下部分組成，地面部分包括高壓摻液膠管、空心光桿三通和膠管支架，井下部分包括空心桿、華東摻油泵、抽油泵和分流接頭。稀油依次流經高壓摻液膠管、光桿三通、空心桿、摻油泵內筒和分流接頭后，進入油套環(huán)空與井底原油混合，混合后原油依次經過抽油泵和摻油泵外筒進入油管。

（1）雙柱塞泵工作原理：上沖程空心桿帶動摻油泵外筒、抽油泵柱塞上行，摻油孔由摻油泵的柱塞與外筒構成全程密封，游動閥關閉，固定閥打開，井下原油進入抽油泵內，館內原有舉升到地面；下沖程空心桿帶動摻油泵外筒，抽油泵柱塞下行，抽油泵固定閥關閉，游動閥打開，泵內液體進入油管內（圖1）。

圖1 雙柱塞泵結構示意圖

圖2 油管電加熱示意圖

（2）雙柱塞泵優(yōu)點：可實現空心桿泵下摻液，使原油在入泵前與稀油充分混合，黏度大幅降低，保證了原油的順利入泵和舉升；利用雙泵兩個活塞之間的面積差，在抽油泵下行程時，產生液力反饋作用，使下部抽油桿始終承受拉力，減少抽油桿彎曲，增加抽油泵的有效沖程，提高泵效；與空心泵比，固定閥、游動閥恢復為球閥，密封面由曲線密封改為面密封，提高了閥的使用。

2.1.3泵下油管電磁加熱工藝

（1）油管電磁加熱工作原理：油套電磁加熱系統(tǒng)由地面和地下兩部分組成，包括控制柜、電纜、油管絕緣短節(jié)、油管扶正器、接觸器、絕緣抽油桿。電能由地面電纜經井口密封器連接到井下電纜，再經油管下部的油套接觸器與套管連通，形成了一個完整的回路。油管本身具有阻抗，當交流電流流過油管時，會產生渦流，油管發(fā)熱，將電能轉化為熱能，直接加熱井內的流體（圖2）。

（2）油管電磁加熱工藝優(yōu)化：高3618塊原油為稠油，50℃脫氣原油粘度在809.9～17798.9 mPa·s，平均為3876.4 mPa·s，常規(guī)油管電磁加熱工藝無法解決稠油入泵問題，對此將接觸器調整到抽油泵以下，電流經過油管、抽油泵、接觸器和套管構成一個完整的回路，實現對入泵前原油的加熱。

2.2 防氣配套工藝

2.2.1現場試驗情況

共試驗4項防氣配套工藝，各工藝情況如下。（1）空心泵防氣技術：具有一定效果，但對高產氣井適應差，適合與摻油工藝配套。

（2）環(huán)閥泵防氣技術：游動閥與柱塞間間隙過小，易發(fā)生堵塞，無法保證正常生產。

（3）螺桿泵防氣技術：抽油桿和轉子頻繁斷脫，要求井供液充足，無法正常生產。

（4）雙級復合氣錨：專門設計，分離效果好，適合與摻油工藝配套。

結合生產實際，最終確定了“雙級復合氣錨氣液分離技術”的防氣配套工藝。

2.2.2雙級復合式氣錨工藝

（1）氣錨工作原理：為了提高氣液分離效果，將重力式和離心式氣錨進行了有機組合，氣錨結構為離心沉降復合式結構，細分為沉降結構和離心結構，沉降結構在下，離心結構在上，液體和氣體進泵前先進行沉降分離，然后再進行離心分離，液體從螺旋道底部經離心分離到螺旋道頂部時，將底部最邊緣的φ0.4 mm的氣泡聚集到螺旋道的中心，大量聚集到螺旋道中心的氣體經收氣帽和空心單流閥進入油套環(huán)空，通過套管放氣進入地面出油干線，在螺旋道邊緣被分離含氣較少的液體被抽油泵抽到地面（圖3）。

（2）氣錨的優(yōu)化設計：為了提高氣錨對高3618塊火驅的適應性，對氣錨的結構和性能參數進行了優(yōu)化設計。結合高3618塊火驅試驗井的生產實際，設計出復合氣錨的相關參數為：重力分離段：長度2 m，最大外徑φ95 mm，中心管內徑φ50.8 mm，外徑60.3 mm；螺旋分離段：長度2.2 m，螺旋片外徑（工作筒內徑）76 mm；螺旋片內徑（中心桿外徑）25 mm；螺旋分離高度2.07 m；氣錨總長5 m；處理氣量小于12 000 m3／d；處理氣泡直徑大于0.1 cm；

圖3 復合氣錨示意圖

一般情況下，氣錨的單流閥球由尼龍材料制成，不能適應高溫環(huán)境，考慮到火驅生產井井底溫度會升高，選用合金鋼材料制作單流閥球，該單流閥球為空心球，密度1.2 g／cm3，表面硬度達到 HRC35。

3 應用效果分析

3.1 整體效果分析

截至2010年9月，高3618塊共實施舉升配套工藝3項26井次，其中雙柱塞泵11井次，泵下油管電磁加熱3井次，雙級復合氣錨12井次，措施有效率88.5%，累計增油4260.9 t，節(jié)約稀油1023.7 t。措施后一二線油井中，摻油困難井由16口降至3口，氣影響泵效井由12口降至2口，摻油困難和氣影響問題得到了有效地解決。火驅一線井，驅前日產液78.7 t，日產油24.7 t，含水68.7%；目前日產液131.7 t，日產油45.8 t，含水65.4%。

3.2 典型井介紹

高361160井于2009年6月實施雙柱塞泵過泵摻油工藝，日產油由3.8 t增至5.2 t，累增油168 t；日摻油由4.6 t降至4 t，累節(jié)稀油72 t；摻油比由1.21降至0.83，油井油稠狀況得到改善，油井負荷差由71 k N降為47 k N（圖4）。

高361162井于2009年5月實施雙級復合氣錨，在油井產氣量逐漸上升的情況下，日產液由4.7 t增至7.8 t；日產油由1.5 t增至3.5 t；泵效由17.4%增至28.9%；功圖顯示氣影響明顯減輕（圖5）。

4 結論

（1）高3618塊的火驅舉升配套工藝解決了高產氣井摻油困難和泵效降低的問題，保證了油井的正常生產，為火驅試驗的順利進行提供了支持。

圖4 高361160空心泵過泵摻油措施前后功圖對比

圖5 雙級復合式氣錨措施前后功圖對比

（2）該項技術是在全面分析、大量試驗的情況下產生，具有廣泛的適用性，可對其它類似區(qū)塊火燒試驗提供借鑒。

（3）從設計原理看，雙柱塞泵＋復合式氣錨的一體化舉升工藝管柱，不僅適用于火驅油井，也適合于其它所有高產氣井。

TE355

A

1673-8217（2011）06-0112-03

2011-06-02

趙云峰，工程師，1980年生，2003年畢業(yè)于大慶石油學院石油工程專業(yè)，現從事油田開采方面的研究工作。

［1］ 仲志紅.集油管線集膚效應電伴熱技術［J］.油氣田地面工程，2003，（9）：26-28.

［2］ 申勁.空心抽油桿技術水平評價［J］.石油機械，1994，（6）：53-55.

［3］ 周繼德.防氣泵與氣錨概述［J］.石油機械，1993，（4）：43-46.

［4］ 李生莉.井下復合式氣錨的研制與應用［J］.河南石油，2005，（6）：62-63.編輯：李金華