車載式提撈采油技術(shù)研究

許昱娟（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠）

薩北油田經(jīng)過三十余年的開發(fā)已普遍進(jìn)入高含水開發(fā)后期，過渡帶地區(qū)已成為增儲(chǔ)上產(chǎn)的重要組成部分。因此，開展油水過渡帶的研究具有非常重要的意義。

薩北油田目前開發(fā)的東部過渡帶和北部過渡帶共有37口擴(kuò)邊井，正常時(shí)平均單井日產(chǎn)液6.1 t，單井日產(chǎn)油1.4 t，含水77.0%；目前開采8口井，平均單井日產(chǎn)液10.9 t，單井日產(chǎn)油1.0 t，含水90.8%，利用率21.6%。

過渡帶地區(qū)擴(kuò)邊井開采的是油底水頂?shù)倪^渡部分，同時(shí)受邊水推進(jìn)影響，產(chǎn)量遞減、含水上升速度均大于純油區(qū)；另外，擴(kuò)邊井的原油具有密度低、粘度低、含膠量低、含蠟量高、凝固點(diǎn)高的物性特征，再加上注采系統(tǒng)、地面管網(wǎng)配套設(shè)備不完善，造成單井回壓偏高，呈現(xiàn)出低效井比例偏高，利用率偏低。

針對(duì)過渡帶地區(qū)擴(kuò)邊井目前存在的問題，對(duì)過渡帶地區(qū)擴(kuò)邊井開展車載提撈現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，既能夠進(jìn)一步挖潛油層潛力，確保油田儲(chǔ)量不損失，又能夠?qū)囕d提撈采油進(jìn)行相關(guān)技術(shù)研究。

1 低效井的成因分析

低效井是自投產(chǎn)以來開發(fā)效果較差井，其主要特征表現(xiàn)為：在相同開采階段產(chǎn)量低、含水高，且投產(chǎn)以來累計(jì)產(chǎn)油、累計(jì)產(chǎn)水均較低。

導(dǎo)致油井低效的原因主要有以下幾方面：

1）油層發(fā)育差，單井射開有效厚度低，地層滲透率低。

2）泵況變差影響形成低效井。過渡帶擴(kuò)邊井由于單井產(chǎn)能低，一些斷漏井不能及時(shí)檢泵作業(yè)，形成低效井。

3）注水不足。

4）油田開發(fā)末期正常水平的低效井。

目前，對(duì)于薩北油田過渡帶擴(kuò)邊井來說，油層發(fā)育差、泵況變差是引起低效井的重要原因。

2 懸掛式組合井口提撈裝置[1]

T L-XG JK -D N65/6.4M pa-S 型組合提撈裝置見圖1，具有以下特點(diǎn)：

1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理。該井口由油井抽子、250閘板閥、放空閥、防護(hù)帽組成。

圖1 組合裝置示意圖

2）使用方便快捷。井口安裝好以后，將井抽子通過懸掛裝置直接坐在井口里，在作業(yè)時(shí)只需將防護(hù)帽卸掉，將提撈車上的快速接頭與抽子上的球頭直接相連，輕輕提起抽出懸掛裝置將變扣接頭與井口相連即可進(jìn)行作業(yè)。完成作業(yè)后將抽子提起至井口上端此時(shí)抽子的橡膠套筒與井口之間形成一個(gè)內(nèi)環(huán)腔，井口頂端的油會(huì)通過這個(gè)環(huán)腔回流到井口里。這樣就大大避免了在拆解過程中由于頂部的油無法回流而污染井場(chǎng)的現(xiàn)象。

3）密封性能良好。

4）有效地控制和釋放壓力。

3 合理提撈周期的確定

油井產(chǎn)液量高低由生產(chǎn)壓差、地層物性和地層流體性質(zhì)決定。由于受多層合采、地層流體的多相性及地層滲透率高低等因素影響，加之一些參數(shù)不易準(zhǔn)確求取等，很難建立一口井出液狀況的定量關(guān)系式。油井停產(chǎn)后，由于續(xù)流現(xiàn)象，在一段時(shí)間內(nèi)地層繼續(xù)出液使液面恢復(fù)，液面恢復(fù)的速度及幅度綜合反映生產(chǎn)層壓力、地層及流體性質(zhì)等特征，是油井生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)液量與動(dòng)液面的綜合體現(xiàn)。為了獲得真實(shí)的地層產(chǎn)能，在穩(wěn)定流方程的基礎(chǔ)上，根據(jù)物質(zhì)平衡原理，導(dǎo)出生產(chǎn)井的液面恢復(fù)的流動(dòng)方程和產(chǎn)能方程，根據(jù)定積分的幾何意義，求出任意點(diǎn)間的平均產(chǎn)能。

3.1 流動(dòng)方程的導(dǎo)出[2]

現(xiàn)代理論研究認(rèn)為，在穩(wěn)定流條件下，擴(kuò)散方程的解析解為

從而得到

對(duì)于生產(chǎn)井，其流動(dòng)過程是不穩(wěn)定的，但是對(duì)于整個(gè)流動(dòng)過程中的任意時(shí)刻我們可以把它近似地看成是穩(wěn)定流動(dòng)。因此該公式對(duì)于整個(gè)流動(dòng)過程的任意時(shí)刻都適用。

采出井在液面恢復(fù)過程中，井筒內(nèi)液柱上升速度隨時(shí)間有變化規(guī)律地變化。隨著地層中的流體不斷滲流到井筒內(nèi)，液柱不斷增高，如果不考慮流體通過射孔井眼時(shí)和在井筒內(nèi)上升過程中的摩擦阻力的影響，其變化可表示為

若將井筒內(nèi)液柱高度用靜地壓力來表示，即

于是

根據(jù)物質(zhì)平衡原理，地層向井底的滲流速度等于井筒內(nèi)液柱增高的速度，因此將式（1）和式（2）合并得

對(duì)（3）式積分得

式（4）就是所要求得流動(dòng)方程，其物理意義是：在生產(chǎn)井的流動(dòng)過程中，井底的流動(dòng)壓差（即生產(chǎn)壓差）的自然對(duì)數(shù)與流動(dòng)時(shí)間呈線性變化關(guān)系，見圖2。

圖2 采出井實(shí)際流動(dòng)曲線

3.2 產(chǎn)能方程的導(dǎo)出

因?yàn)閙1=m?m2，故

式（5）即為產(chǎn)能方程式，該式說明生產(chǎn)井的液面恢復(fù)產(chǎn)量與流動(dòng)壓差之間呈線性關(guān)系。根據(jù)該式很容易就能計(jì)算出任意壓差下液面恢復(fù)產(chǎn)量（m?m2為采油指數(shù)J）。

應(yīng)用流動(dòng)方程和產(chǎn)能方程，可以計(jì)算直線段上任意壓力下或任意時(shí)刻的產(chǎn)量q，并且還可以在直角坐標(biāo)系中繪制產(chǎn)量Q 與壓力P 之間的曲線；若將壓力P 轉(zhuǎn)換成液面深度H ，同樣也可以做出Q 與H 之間的曲線。

如果需要計(jì)算在某一壓差范圍內(nèi)或者某一時(shí)間段內(nèi)的平均產(chǎn)量，通過對(duì)式（5）進(jìn)行積分就可以得到平均產(chǎn)量

3.3 合理提撈周期的確定

通過計(jì)算不同壓差（對(duì)應(yīng)液面恢復(fù)高度）下的平均產(chǎn)量，從而制定出合理的提撈周期（表1）。

表1 不同供液能力油井提撈采油周期

根據(jù)表1，對(duì)目前7口正常運(yùn)轉(zhuǎn)的提撈井進(jìn)行了對(duì)比分析，符合率達(dá)到100% （表2）。

表2 提撈井提撈周期符合率

4 提撈采油合理的經(jīng)濟(jì)界限分析

4.1 油井撈油經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)量確定方法[3]

在一定回收期內(nèi)，投入產(chǎn)出相等時(shí)對(duì)應(yīng)的單井初始穩(wěn)定產(chǎn)量即為油井撈油經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)量。

設(shè)油井投產(chǎn)初期穩(wěn)定產(chǎn)量，即油井撈油經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)量為qmin；油井按指數(shù)遞減規(guī)律遞減，年遞減率為d；年生產(chǎn)時(shí)間t 天；穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間T0年；遞減開始至償還期時(shí)間為T年；那么油井自投產(chǎn)至償還期累積產(chǎn)油為

設(shè)單井提撈設(shè)備一次性投資為S1元；單井固定資產(chǎn)一次性投資為S2元，單井提撈采油投入操作成本S3，原油價(jià)格為Poil，依據(jù)投入產(chǎn)出平衡原理得

從而得出

4.2 油井撈油含水經(jīng)濟(jì)界限

油井撈油噸油操作費(fèi)隨油井含水上升增加幅度較大，當(dāng)提撈噸油操作費(fèi)與其收入相等時(shí)，對(duì)應(yīng)的含水即為該井含水經(jīng)濟(jì)界限。

設(shè)一套提撈車組年所需燃料費(fèi)、材料費(fèi)和人員工資等費(fèi)用為S 元，一套提撈車組每天能提撈液量為Q t，含水率為fw，年生產(chǎn)時(shí)間為t 天，噸油操作成本費(fèi)用為Vp，外委提撈隊(duì)伍結(jié)算價(jià)格為Vp0，則噸油操作成本費(fèi)用為

當(dāng)Vp≤Vp0時(shí)，外委提撈隊(duì)伍可收獲利潤(rùn)。依據(jù)盈虧平衡原理，推導(dǎo)出油井撈油或抽油轉(zhuǎn)撈油井含水經(jīng)濟(jì)界限計(jì)算公式為

4.3 過渡帶應(yīng)用結(jié)果

依據(jù)撈油實(shí)踐，確定出原油生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)和參數(shù)，當(dāng)噸油售價(jià)2382元，外委噸油價(jià)格為370元時(shí)，對(duì)應(yīng)的油井撈油經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)量3.81 t/d，油井撈油含水經(jīng)濟(jì)界限為83.3%。外委噸油價(jià)格為240元時(shí)，對(duì)應(yīng)的油井撈油經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)量3.65 t/d，油井撈油含水經(jīng)濟(jì)界限為74.3% （表3）。

表3 提撈采油經(jīng)濟(jì)界限

通過對(duì)比提撈井的產(chǎn)液量和含水，按外委價(jià)格370元/t時(shí)，符合經(jīng)濟(jì)效益的提撈井有8口，經(jīng)濟(jì)符合率達(dá)到80%；另有2口井因含水率高于極限含水率83.3%而不經(jīng)濟(jì)，下步將對(duì)這2口井采取控制含水措施（表4）。

5 認(rèn)識(shí)及建議

1）對(duì)于低產(chǎn)低效井及邊遠(yuǎn)零散井，采用提撈采油方式是提高油井利用率、提高經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。

表4 過渡帶提撈單井經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

2）T L-XG JK -D N65/6.4M pa-S 型組合井口提撈裝置能夠滿足提撈采油過程中地壓力進(jìn)行控制和釋放的需要。

3）通過液面恢復(fù)法能夠簡(jiǎn)單、快速、有效地確定單井合理提撈周期。

4）提出了油井提撈采油或機(jī)采井轉(zhuǎn)提撈采油井經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)量和含水經(jīng)濟(jì)界限計(jì)算公式，為確定低產(chǎn)低效油井提撈采油或機(jī)采井轉(zhuǎn)提撈井的合理經(jīng)濟(jì)界限提供了技術(shù)依據(jù)。

[1]路永明,武漢民.新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（修訂版）[M].北京:石油大學(xué)出版社.1998:22-69.

[2]萬仁溥,羅英俊.采油技術(shù)手冊(cè)（修訂本）[M].北京:石油工業(yè)出版社.1998:35-62.

[3]高志華,侯德艷.對(duì)大慶外圍油田開發(fā)中幾個(gè)經(jīng)濟(jì)界限的研究[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),1996:21-23.