稠油高含水區(qū)塊螺桿泵冷采技術(shù)探索與實踐

劉佩衡(遼河油田分公司鉆采工藝研究院, 遼寧 盤錦 124010)

稠油高含水區(qū)塊螺桿泵冷采技術(shù)探索與實踐

劉佩衡(遼河油田分公司鉆采工藝研究院, 遼寧 盤錦 124010)

遼河油田稠油區(qū)塊多，經(jīng)過多輪次注汽生產(chǎn)，地層壓力下降，含水增高，油汽比降低，部分油井停關(guān)，嚴重影響區(qū)塊的開發(fā)效益。稠油區(qū)塊冷采技術(shù)能夠節(jié)約成本，節(jié)省注汽費用，提高原油的商品率。冷采技術(shù)不需要注汽，增加油井生產(chǎn)時率，節(jié)能效果明顯。

遼河油田;冷采;稠油;開發(fā);經(jīng)濟效益;油汽比

1 螺桿泵冷采機理研究

我們都知道螺桿泵和抽油機生產(chǎn)采用不同的生產(chǎn)方式，在兩種方式對比情況下，吸入口的壓力變化不同。為了研究生產(chǎn)井井底壓力的分布情況，我們選用黑油模型，結(jié)合數(shù)值計算進行模擬，通過多組數(shù)據(jù)我們都得出同樣結(jié)論，抽油機生產(chǎn)對井底流壓影響大。稠油包含成分較多，瀝青膠質(zhì)、石蠟含量大這些物質(zhì)具有非牛頓流體性質(zhì)，粘度大小受剪切力影響而變化。當稠油不流動的時候恢復(fù)原來的結(jié)構(gòu)，再次流動需要啟動壓力，粘度隨之增大。這種性質(zhì)直接影響波及系數(shù)和掃油面積，直接導(dǎo)致采收率下降。要想提高采收率必須在其流變性上下功夫。保持井底原油連續(xù)流，防止出現(xiàn)靜止，再流動出現(xiàn)的原油粘度增加。抽油機井在生產(chǎn)過程中，運行到上沖程的時候近井帶原油向井筒流動，抽油機運行到下沖程的時候，原油出現(xiàn)靜止，產(chǎn)生周期性流動性質(zhì)。每個周期的往復(fù)運動都需要一定的啟動壓力。從滲流力學(xué)角度推理，出現(xiàn)多項流的情況，造成共同流動的相互干擾，增加了流動的粘滯力，產(chǎn)生阻效應(yīng)和毛管阻力。減緩稠油流動性。螺桿泵在運行的過程中是連續(xù)抽吸，能夠保持原油形成穩(wěn)定的流動狀態(tài)。原油啟動壓力保持后，原油流動的前緣帶溶解到原油帶中，因此保證了連續(xù)流動能力，這種狀態(tài)下的優(yōu)勢明顯，客觀上防止了地層水的錐進，形成我們通常所說的活塞驅(qū)動，在驅(qū)油效率和掃油面積上增加，提高了單井產(chǎn)量。

2 螺桿泵生產(chǎn)過程中的影響因素

過盈量對螺桿泵工作特性的影響。過盈量將直接影響螺桿泵工作特性。過盈小會降低舉升能力，而過盈大會增加定、轉(zhuǎn)子間的摩擦，降低效率。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的影響。轉(zhuǎn)速的提高，在同一舉升高度條件下，泵的容積效率升高；在同一容積效率條件下，泵的舉升高度增加。舉升介質(zhì)的影響。介質(zhì)溫度、粘度對螺桿泵特性都會產(chǎn)生影響，溫度、粘度升高，螺桿泵容積效率也隨之提高。

3 螺桿泵冷采在稠油生產(chǎn)后期的應(yīng)用

我們通過螺桿泵的研究，螺桿泵能否實現(xiàn)冷采稠油，客觀上需要兩個條件，首先區(qū)塊保持一定的地層壓力，近井地帶能夠形成壓差，原油啟動能夠獲得必要的能量。保持原油形成連續(xù)的流動帶，壓差過大，造成斷流，壓差過小，原油粘度大，形成不了有效流動。其次是經(jīng)過多輪注汽后，原油粘度下降，能夠流動。粘度過低，接近地層水，滲流差異性體現(xiàn)不出來，效果就會變差。螺桿泵應(yīng)用范圍的選擇是螺桿泵成功的主要因素，邊水驅(qū)動油藏、水驅(qū)稠油油藏是首選。

（1）選井條件 一是稠油生產(chǎn)井經(jīng)過10輪以上的注汽，井底具有一定溫度，在這個溫度下原油能夠流動，經(jīng)過抽吸輸送到地面。二是具有一定的飽和度，油井采出程度控制在40%以下，具有一定的可采儲量。三是地層具有一定的能量，在抽油機生產(chǎn)的情況下，至少有200米以上的沉沒度，使井底原油流動具有足夠的啟動壓力。四是原油粘度小于10000mpa·s。五是縱向上油油層滲透率差異不能過大，對高滲出水層，在實施螺桿泵采油的時候，應(yīng)該進行有效的封堵措施。

（2）螺桿泵選擇和設(shè)計 我們在工程方案設(shè)計的時候，盡量把泵下深，稠油油藏一般下到油層上界，井況允許，沒有出砂史的井也可以下到油層中下部位。側(cè)鉆井下到側(cè)鉆以下部位。供液能力不足的油井采用負壓螺桿泵抽吸采油，設(shè)計排量通常采用抽油機井生產(chǎn)時候的周期平均日產(chǎn)水平。根據(jù)生產(chǎn)含水和液面的變化，通過變頻調(diào)整排量，確定合理的生產(chǎn)參數(shù)。

（3）現(xiàn)場應(yīng)用情況 我們通過已經(jīng)運行的螺桿泵進行統(tǒng)計，單井日產(chǎn)油基本保持不變，液量下降10方，含水下降10%～11%，日節(jié)電60kW·h。見到增油效果是未見到增油效果井的2倍。通過分析我們認為，增油明顯的多集中在單層厚度大、壓差大、含油飽和度高的區(qū)域。這種現(xiàn)象主要是因為稠油在注汽生產(chǎn)過程中，由于蒸汽的超覆作用，造成縱向上動用不均勻，注汽回采后，形成水侵通道，水淹嚴重，縱向動用效果差。致使油井液量高，含水增大，周期產(chǎn)油降低。使用螺桿泵冷采避免了水的侵入，增加了原油的流動，減緩了水侵的干擾，表現(xiàn)出螺桿泵的生產(chǎn)效果就是液量降低明顯，日產(chǎn)油增加，含水大幅度下降。未見到明顯效果的區(qū)域，主要是因為含油飽和度低，多輪次的開采，井底剩余油減少，表現(xiàn)出的生產(chǎn)效果表明，使用螺桿泵液量、日產(chǎn)油、含水和抽油機井生產(chǎn)效果相當。個別螺桿泵井因為地層壓力過低，日產(chǎn)水平低于油機井生產(chǎn)水平。所以螺桿泵選井要充分考慮區(qū)塊的生產(chǎn)特點，嚴把選井條件，才能收到良好的效果。

4 結(jié)語

遼河油田近年來通過實施螺桿泵采油技術(shù)，顯現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。螺桿泵體積小、節(jié)能效果明顯，噪音低等特點。減少作業(yè)費用和稠油熱采費用的支出，節(jié)省了環(huán)保費用的投入。遼河油田生產(chǎn)區(qū)塊地質(zhì)條件復(fù)雜，油水同層，生產(chǎn)后期層間干擾明顯，導(dǎo)致油井含水大幅度上升。不少油井由于受地面條件限制，井斜大，管桿偏磨嚴重，抽油機井生產(chǎn)，檢泵周期頻繁。區(qū)塊激動出砂嚴重，沙卡沙埋現(xiàn)象時有發(fā)生，含蠟量高，油井熱洗清蠟費用高，這些都給螺桿泵應(yīng)用帶來廣闊的前景。螺桿泵節(jié)省了一次性投資，螺桿泵投資成本為抽油機投入的三分之二左右。由于螺桿泵負荷小，節(jié)約電費支出明顯。是耗能最小的機采設(shè)備。螺桿泵驅(qū)動簡單，驅(qū)動裝置部件少，維護方便，維護費用是抽油機井的十分之一。稠油生產(chǎn)后期采用螺桿泵生產(chǎn)，能夠起到穩(wěn)油控水的作用。目前遼河油田稠油井含水基本都在80%以上，經(jīng)過多輪次的注汽開發(fā)，地下形成一定的溫場，螺桿泵為稠油后期開發(fā)提供了技術(shù)保障。

[1]金吳健.單螺桿泵使用中的幾個問題及解決方法[J].水泵技術(shù),2002，(04).