抽油泵提液倍增器在稠油油藏的應(yīng)用

朱肅華（遼河油田公司質(zhì)量節(jié)能管理部）

抽油泵提液倍增器在稠油油藏的應(yīng)用

朱肅華（遼河油田公司質(zhì)量節(jié)能管理部）

稠油油藏在注蒸汽吞吐生產(chǎn)中，由于溫度的降低黏度逐漸增大，造成了流動(dòng)阻力增大、原油入泵困難、抽油泵泵效降低，影響了抽油井系統(tǒng)效率，增大了能耗。提液倍增器技術(shù)通過混合井中流體、提高流體瞬間線速的方法，降低了流體黏度、減少了磨阻，增加了液體的進(jìn)泵能力，在六、九區(qū)試點(diǎn)應(yīng)用18口井，平均泵效提高4.1個(gè)百分點(diǎn)，年累計(jì)增液9944 t，節(jié)電4880 kWh。

稠油油藏提液倍增器結(jié)構(gòu)原理技術(shù)應(yīng)用

目前新疆油田稠油井?dāng)?shù)已接近15 000口，平均系統(tǒng)效率為11.2%，節(jié)能達(dá)標(biāo)率僅為29%，產(chǎn)液量低是造成稠油井能耗高、節(jié)能達(dá)標(biāo)率低的主要原因，為降低稠油井能耗，優(yōu)選了抽油泵提液倍增器技術(shù)在六、九區(qū)稠油油藏進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用，測(cè)試結(jié)果顯示該技術(shù)提液效果明顯，產(chǎn)液?jiǎn)魏南陆?0%以上。

1 稠油油藏現(xiàn)狀

六、九區(qū)為淺層稠油，油藏中部埋深150～500 m，平均含油飽和度64%，原始油層溫度17～19.2℃。原油黏度平面差異性大，20℃地面脫氣原油黏度在2000～200×104mPa·s之間。黏溫反應(yīng)敏感，主要采用蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)方式生產(chǎn)。由于原油性質(zhì)特殊，黏度較大，在超稠油注蒸汽吞吐生產(chǎn)中，溫度降低導(dǎo)致原油黏度上升，造成了流動(dòng)阻力增大，原油入泵困難，抽油泵泵效低，影響了單井生產(chǎn)周期和周期產(chǎn)油量。蒸汽吞吐井泵效調(diào)查顯示，井下抽油泵平均泵效為27.94%，且檢泵周期短，單井產(chǎn)量低。

2 抽油泵提液倍增器結(jié)構(gòu)及原理

提液倍增器安裝在抽油泵底端，從下到上主要由三個(gè)部分組成，見圖1。防脫氣降阻力篩管、螺旋導(dǎo)流器、流速變送器。

圖1 提液倍增器結(jié)構(gòu)

2.1防脫氣降阻力篩管斜孔設(shè)計(jì)，降低滑脫損失

目前井下常用篩管入口均為直流孔，當(dāng)產(chǎn)出液由不同角度進(jìn)入直流孔段時(shí)，會(huì)發(fā)生碰撞，然后改變90°角流向，進(jìn)入泵筒。在碰撞過程中，產(chǎn)出液分子內(nèi)部氣體脫出，在固定閥底部形成氣膜，容易造成氣鎖。當(dāng)固定閥打開時(shí)，氣體首先進(jìn)泵，占據(jù)抽油泵大部分空間，使液體進(jìn)泵量少，影響泵效。同時(shí)，因產(chǎn)出液碰撞和改變流向消耗部分能量，加大了滑脫損失，也會(huì)影響油井泵效。防脫氣降阻力篩管的進(jìn)液孔設(shè)計(jì)為15°斜角，見圖2，液體進(jìn)泵不需改變流向，阻力和滑脫損失小，防脫氣，固定閥底部不會(huì)形成氣鎖。

2.2螺旋導(dǎo)流器改變流體流態(tài)，降低摩阻

原油中的膠質(zhì)是影響原油黏度的主要物質(zhì)，膠質(zhì)含量越高，原油黏度越大。六、九區(qū)淺層稠油油藏產(chǎn)出原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、環(huán)烷酸及粘土等是良好的天然乳化劑，它們極易吸附于油水界面，形成一層穩(wěn)定的W/O黏膜，該粘膜導(dǎo)致油水界面張力增大，并阻止水滴聚集，從而使含水原油黏度增大，油流阻力增加。舉升過程中，由于液體晶核之間、液體與管壁之間的摩擦阻力增大，線速度降低，液體上升速度慢，導(dǎo)致泵效低。

圖2 防脫氣降阻力篩管

螺旋導(dǎo)流器采用入口大、出口小設(shè)計(jì)，內(nèi)有360°旋轉(zhuǎn)導(dǎo)流槽，見圖3，當(dāng)混合液進(jìn)入導(dǎo)流器后，在地層壓力及導(dǎo)流槽的作用下，液體旋轉(zhuǎn)上升，使油、氣、水混合并聚集于小出口。從而改變液體流態(tài)，使原段塞流、環(huán)狀流、霧狀流、層流等經(jīng)過螺旋導(dǎo)流槽后形成混合流?；旌虾罄糜退芏炔?、氣液密度差降低摩阻，增加液體線流速度，同時(shí)，液體旋轉(zhuǎn)后，形成渦流剪切力，將液體中蠟質(zhì)小晶體切碎，降低摩阻。2.3流速變送器提高流體瞬間線速度，加大液體進(jìn)泵量

圖3 螺旋導(dǎo)流器

流體力學(xué)試驗(yàn)中心以油井沉沒度50 m，地層壓力0.5 MPa，日產(chǎn)液量5 t，2■8 in油管內(nèi)徑（Φ62 mm)為過流通道進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示，在不計(jì)各種損失情況下，每分鐘液體揚(yáng)程只有1.12 m；而流速變送器，見圖4。在同等壓力下，經(jīng)無能耗液壓組件，通過反復(fù)變徑，壓能與動(dòng)能多次轉(zhuǎn)變，可提高液體聚焦力，加快液體瞬間線速度，使液體形成射流，加大了液體沖擊力，液體瞬間線速度（揚(yáng)程）達(dá)到6～9 m，見圖5，但流量未發(fā)生變化。抽油泵的固定閥開閉時(shí)間是一定值，流速變送器通過提高流體瞬間線速度使液體產(chǎn)生射流作用，相當(dāng)于提前打開和延緩關(guān)閉了抽油泵固定閥，形成液體射流進(jìn)泵的效果，加快了液體進(jìn)泵速度和進(jìn)泵量，達(dá)到了提高泵效的目的。

圖4 流速變送器

圖5 流速變送器使用前后揚(yáng)程對(duì)比

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

在六區(qū)、九區(qū)試驗(yàn)應(yīng)用了抽油泵提液倍增器技術(shù)18口井，統(tǒng)計(jì)安裝井前后生產(chǎn)數(shù)據(jù)，見表1，可看出該技術(shù)提液效果顯著，安裝井累積增液9644 t，泵效由措施前的平均30.3%提高到措施后的34.4%，泵效提高了4.1個(gè)百分點(diǎn)；18口井中有12口井增液，6口井沒有達(dá)到增液的效果，措施有效率為75%。

分析部分井未增液原因是：六、九區(qū)原油黏度對(duì)溫度非常敏感，儲(chǔ)層屬于強(qiáng)非均質(zhì)儲(chǔ)層，井間差異大，油層膠結(jié)疏松，易發(fā)生汽竄、出砂現(xiàn)象，造成抽油泵砂卡、管柱砂埋、油管穿孔、泵閥球變形等問題，影響了措施效果，因此，抽油泵提液倍增器不適用于汽竄、出砂嚴(yán)重的井。

表1 抽油泵提液倍增器實(shí)施效果統(tǒng)計(jì)

4 效益分析

安裝提液倍增器后，因及時(shí)排液，降低了井筒積液，在一定程度上可以提高注汽效率，達(dá)到增油的效果；同時(shí)油井增液后提高了泵效，可有效地減少油井空抽和抽油桿干偏現(xiàn)象，據(jù)統(tǒng)計(jì)安裝后平均檢泵周期延長(zhǎng)了60天，單井節(jié)約修井費(fèi)用5000元。

據(jù)測(cè)試，一輪次稠油吞吐井產(chǎn)液?jiǎn)魏脑?.86～12.92 kWh/t之間，平均產(chǎn)液?jiǎn)魏?.39 kWh/t，安裝提液倍增器后，產(chǎn)液?jiǎn)魏脑?.21～10.92 kWh/t之間，平均6.06 kWh/t，節(jié)能率為21.9%，按單井平均一年兩個(gè)輪次產(chǎn)液3000 t，電費(fèi)0.68元/kWh計(jì)算，全年單井節(jié)電4880 kWh，節(jié)約電費(fèi)3318元。

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1）抽油泵提液倍增器具有提高液體瞬間線速度，加快液體流動(dòng)，提高泵充滿系數(shù)的技術(shù)特點(diǎn)，在一定黏度范圍內(nèi)能有效地改善稠油生產(chǎn)效果，提高單井產(chǎn)液量，降低產(chǎn)液?jiǎn)魏摹?/p>

2）抽油泵提液倍增器對(duì)于黏度較低、供液能力較充足的井應(yīng)用效果較好，對(duì)超稠油井也有一定的改善效果，但對(duì)汽竄、出砂嚴(yán)重的井適用性較差。

10.3969/j.issn.2095-1493.2014.007.003

2014-04-29）

朱肅華，2007年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（石油工程專業(yè)），從事化工檢驗(yàn)工作，E-mail：maqiang-jmgs@petrochina.com.cn，地址：遼寧省盤錦市興隆臺(tái)區(qū)遼河油田質(zhì)量節(jié)能管理部，124010。