稠油深抽與井筒降粘工藝技術(shù)研究

陳海云 夏熙彬

【摘要】本文從機(jī)、桿、泵設(shè)計(jì)、油管的選擇、抽油桿的選擇及設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)計(jì)等四個(gè)方面研究了稠油深抽技術(shù)，并研究了化學(xué)降粘、點(diǎn)加熱降粘和摻稀降粘幾種井筒降粘技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】稠油；深抽；井筒降粘；工藝技術(shù)

前言

稠油儲(chǔ)量大，開采價(jià)值大，但開采粘度較高，稠油的深抽和降粘一直是制約稠油開采的重要因素?；谝陨希疚暮?jiǎn)要研究了稠油深抽與井筒降粘工藝技術(shù)，旨在為稠油開采提供參考。

1、稠油深抽工藝技術(shù)研究

1.1稠油機(jī)、桿、泵設(shè)計(jì)、稠油的膠質(zhì)含量較高，瀝青質(zhì)含量較多，粘度高，密度大，因此在開采的過程中比較困難。根據(jù)稠油抽油的特點(diǎn)，深抽過程中機(jī)、桿、泵設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)保證抽油機(jī)的功率較大，抽油管較粗，沖程要長(zhǎng)，沖次要慢，只有這樣才能夠提升深抽效率，有效避免設(shè)備出現(xiàn)故障。

1.2油管的選擇、稠油粘度和密度較大，抽油桿在下行的過程中阻力較大，而稠油上升過程中與油管之間的摩阻力也較大，為了降低抽油的過程中稠油與油管和抽油桿之間的摩阻力，應(yīng)當(dāng)盡量選擇管徑較大的抽油管。此外，還應(yīng)當(dāng)合理的選擇油管的壁厚和剛度等級(jí)，不同性質(zhì)的稠油開采過程中的泵掛油層不同，這就對(duì)油管的剛度等級(jí)和壁厚形成了不同的要求，油管壁越厚，剛度越強(qiáng)，則能夠滿足泵掛油層越大，但為了考慮投產(chǎn)后油管的互換的方便以及防砂工藝的實(shí)現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的情況進(jìn)行合理的選擇[1]。

1.3抽油桿的選擇及設(shè)計(jì)、就目前來看，我國(guó)國(guó)內(nèi)稠油開采主要采用修正古德曼圖法來確定抽油桿強(qiáng)度的方法以及抽油桿柱的設(shè)計(jì)。修正古德曼圖有橫縱坐標(biāo)，其中橫坐標(biāo)表示抽油桿承受的最小應(yīng)力，縱坐標(biāo)表示抽油桿承受的最大應(yīng)力，在修正古德曼圖中會(huì)顯示出抽油桿的疲勞安全區(qū)，只有抽油桿應(yīng)力的坐標(biāo)點(diǎn)在此區(qū)域內(nèi)，才能夠保證其不會(huì)出現(xiàn)疲勞破壞。抽油桿柱的應(yīng)力不僅與桿柱的材料相關(guān)，與稠油的腐蝕性也有關(guān)。對(duì)于稠油深抽來說，如果油井的深度超過1000m，則需要抽油桿能夠保證足夠的下入深度，為了降低懸點(diǎn)荷載，且保證懸點(diǎn)荷載能夠在抽油桿上均勻分布，抽油桿柱的設(shè)計(jì)方式一般為上端粗，下端細(xì)，通過粗細(xì)級(jí)次不同的桿柱組合，來實(shí)現(xiàn)桿柱較深的下入深度。具體到某一個(gè)稠油油井，則應(yīng)當(dāng)根據(jù)此油井的加深泵掛要求以及降粘工藝等要求選擇一定的抽油桿強(qiáng)度，以每一級(jí)次抽油桿柱等不應(yīng)力均勻相同為設(shè)計(jì)原則，以稠油舉升設(shè)計(jì)軟件的計(jì)算為基礎(chǔ)進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)。

1.4生產(chǎn)參數(shù)設(shè)計(jì)、稠油深抽有著沖次慢、沖程長(zhǎng)的特點(diǎn)，在不同的沖次下抽油桿柱會(huì)有著不同的摩阻力，沖刺越快，則抽油桿摩阻力越大、灌載越大，液柱的摩阻力也越大，這也是進(jìn)行長(zhǎng)沖程、慢沖次深抽制度的原因所在[2]。在參數(shù)設(shè)計(jì)的過程中，不僅要考慮到長(zhǎng)沖程、慢沖次的要求，同時(shí)要綜合考慮油井中稠油的負(fù)荷，一般來說，稠油油井的負(fù)荷大，因此應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的負(fù)荷值合理的設(shè)計(jì)參數(shù)，例如沖程參數(shù)、沖刺參數(shù)、抽油泵泵徑參數(shù)等等。

2、稠油井筒降黏工藝技術(shù)研究

2.1化學(xué)降粘工藝技術(shù)。稠油化學(xué)降粘工藝技術(shù)指的是向井筒中加入一定的化學(xué)藥劑，通過藥劑的化學(xué)作用實(shí)現(xiàn)稠油粘度的降低。一般采用水溶性表面活性劑作為化學(xué)藥劑，其能夠?qū)⒊碛驮椭械挠椭榉稚⒌交钚运校瑥亩纬伤托螒B(tài)，此外，水溶性表面活性劑能夠在抽油管壁以及抽油桿上形成水化膜，水化膜能夠降低稠油粘度，避免稠油直接與管壁和油桿接觸，有效降低了抽油桿和抽油管壁的摩阻力，從而實(shí)現(xiàn)稠油深抽。稠油化學(xué)降粘工藝技術(shù)的成本較低，同時(shí)能夠簡(jiǎn)化地面的集輸工作，因此化學(xué)降粘工藝技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前稠油深抽研究的主要對(duì)象?；瘜W(xué)降粘工藝技術(shù)的關(guān)鍵在于降粘率，而降粘率則與稠油原油以及地層水息息相關(guān)，就目前來看，國(guó)內(nèi)主要的化學(xué)降粘劑雖然品種較多，但都有著一定的局限性，這就需要根據(jù)不同地區(qū)稠油性質(zhì)和地層水性質(zhì)來合理的選擇化學(xué)降粘劑。

2.2電加熱降粘工藝技術(shù)。電加熱降粘工藝技術(shù)是當(dāng)前稠油深抽廣泛應(yīng)用的一種降粘技術(shù)，其主要分為電纜加熱、電熱桿加熱和電熱油管加熱三種形式。通過電加熱能夠電能轉(zhuǎn)化為熱能，從而提升稠油原油的溫度，實(shí)現(xiàn)稠油粘度的降低，促進(jìn)稠油原油的流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)稠油深抽。高粘度稠油對(duì)溫度敏感，溫度每上升10℃，則稠油原油的粘度下降50%，而溫度逐漸降低，則高粘度稠油粘度逐漸升上，最后停止流動(dòng)甚至凝固。在電加熱降粘工藝技術(shù)的應(yīng)用過程中，要根據(jù)油層的深度及稠油的特點(diǎn)來合理的確定稠油的加熱功率及加熱深度，同時(shí)盡量選擇含水量較低的稠油油井。下面對(duì)電熱桿降粘工藝技術(shù)、電纜加熱降粘工藝技術(shù)及電熱油管加熱降粘工藝技術(shù)進(jìn)行具體分析：2.2.1電熱桿降粘工藝技術(shù)分析。電熱桿降粘工藝技術(shù)的應(yīng)用過程中，除了需要常規(guī)的稠油深抽設(shè)備外，還需要配置電控柜、電熱桿及電三通，在深抽的過程中通入交流電，加熱電熱桿，從而提升稠油溫度，降低稠油粘度。電熱桿外部是空心桿，空心桿內(nèi)部是電纜芯，為了使電纜芯工作時(shí)的溫度保持平衡，在空心桿和電纜芯之間充填淀子油，保證散熱均勻，避免局部溫度過高造成設(shè)備損壞。電熱桿降粘工藝技術(shù)的效率較高，成本較低，且不會(huì)對(duì)地層造成損壞，保證了稠油開采的持續(xù)性。我國(guó)勝利油田、遼河油田等都試驗(yàn)了電熱桿降粘工藝技術(shù)，降粘效果較好，但其故障率較高。2.2.2電纜加熱降粘工藝技術(shù)。電纜加熱降粘工藝技術(shù)的具體應(yīng)用流程為，將三芯加熱電纜在油管外部固定，接上三相電源，深入稠油油井，通入交流電，電纜加熱的熱量通過油管傳遞給井筒內(nèi)部的稠油原油，從而實(shí)現(xiàn)稠油原油的加熱、降粘。電纜加熱降粘工藝技術(shù)的功率范圍一般為40-60W/m，在705℃的溫度范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)有效控制。遼河田曙三區(qū)的稠油粘度較高，在使用電纜加熱降粘技術(shù)后，降粘效果良好。電纜加熱降粘技術(shù)的下入深度較大，但相較于電熱桿降粘工藝技術(shù)而言，由于利用油管傳遞熱量，不對(duì)稠油原油直接加熱，因此工作效率相對(duì)較低，且可能會(huì)對(duì)油管造成損害。2.2.3電熱油管加熱降粘工藝技術(shù)。電熱油管加熱降粘工藝技術(shù)中，控制柜將電源變壓器輸出的電能進(jìn)行調(diào)整，傳送到油管，實(shí)現(xiàn)油管加熱，之后經(jīng)油管下部套管，形成回路，油管作為熱源對(duì)稠油進(jìn)行加熱[3]。這種降粘工藝技術(shù)能夠直接對(duì)井筒內(nèi)的稠油原油加熱，效率較高，地面設(shè)施埋于地下，相對(duì)安全，且油管抗拉強(qiáng)度較大，因此適用于稠油的深抽，但電熱油管加熱的投資較大，成本較高。

2.3摻稀降粘工藝技術(shù)、摻稀降粘工藝技術(shù)指的是通過油管或油套環(huán)空向稠油井底注入稀油的一種降粘技術(shù)，通過稀油與稠油原油的混合實(shí)現(xiàn)稠油粘度的降低，同時(shí)其能夠增加井底的壓差，為稠油深抽提供了條件。摻稀降粘工藝技術(shù)降粘效果較好，且能夠提升稠油開采的產(chǎn)量，但此種技術(shù)要求較高，稀油摻入之前要進(jìn)行脫水，而摻入后勢(shì)必會(huì)與水混合，還要進(jìn)行脫水，消耗能源，此外，在抽油量提升的過程中會(huì)對(duì)抽油設(shè)施產(chǎn)生一定損害，且稀油與稠油價(jià)格有差異，這種摻入會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失，并不適合大規(guī)模使用。

結(jié)論

綜上所述，本文簡(jiǎn)要研究了稠油深抽技術(shù)以及稠油井筒降粘技術(shù)，分析了幾種降粘技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)，旨在為稠油的開采和開發(fā)提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]黃誠(chéng).塔河油田稠油井筒降粘工藝技術(shù)研究[D].西南石油大學(xué)，2014.

[2]辛福義.井筒稠油降粘技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀[J].內(nèi)蒙古石油化工，2010，18：100-104+150.

[3]孫洪國(guó).稠油深抽與井筒降粘工藝技術(shù)研究[D].中國(guó)石油大學(xué)，2009.