火驅(qū)井高效舉升技術(shù)研究與應(yīng)用

匡旭光，吳 非

(中油遼河油田分公司曙光采油廠 遼寧 盤錦 124010)

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·經(jīng)驗交流·

火驅(qū)井高效舉升技術(shù)研究與應(yīng)用

匡旭光，吳 非

(中油遼河油田分公司曙光采油廠 遼寧 盤錦 124010)

杜66火驅(qū)的過程中，由于火線推進不均，部分生產(chǎn)井只是受到單方向一個注氣井的影響，同時大部分油井又出砂嚴(yán)重，油井出砂出氣量大的復(fù)合型矛盾日漸突出，嚴(yán)重影響了火驅(qū)區(qū)塊整體開發(fā)效果，另外火驅(qū)采油管柱的腐蝕，尤其是抽油泵的腐蝕問題也逐漸暴露出來，在一定程度上影響了泵的使用壽命，縮短了油井檢泵周期。針對這種情況，采取了防腐防氣防砂泵采油技術(shù)，結(jié)合沉砂泵、防腐耐磨泵的優(yōu)點，再加裝防氣裝置，來達到防腐防氣防砂的目的。并在室內(nèi)研究了在高溫高壓下H2S對電鍍鎢基合金材料腐蝕性能的影響，最終得出火驅(qū)井高效舉升技術(shù)思路，說明了該項抽油泵具有提高防砂性能、提高抽油泵油氣分離能力及在高溫高壓下緩解H2S防腐問題的能力，并在杜66塊進行了現(xiàn)場的應(yīng)用，現(xiàn)場結(jié)果表明：具有良好的防砂控氣及防腐效果。

火驅(qū)井；舉升技術(shù)

1 概 述

1.1 地質(zhì)概況

杜66-杜48區(qū)塊位于曙光油田西南部，構(gòu)造上位于遼河斷陷、西部凹陷西斜坡中斷，開發(fā)目的層系為下第三系砂四段杜家臺油層。區(qū)塊已進入吞吐開發(fā)后期，存在生產(chǎn)周期高，地層壓力低，動用程度高，低產(chǎn)低能停產(chǎn)井多等問題。按照原來的開發(fā)方式，可采儲量采出程度已達到87.1%。為此開展轉(zhuǎn)換開發(fā)方式試驗，提高油藏最終采收率已成為保持區(qū)塊產(chǎn)量穩(wěn)定的重要途徑[1]。

杜66塊火驅(qū)采油試驗項目從2005年初開始啟動，經(jīng)過資料分析和多方結(jié)合，對井組、注入層位、注采參數(shù)進行確定，選擇杜66北塊曙1-47-039井組進行火驅(qū)采油現(xiàn)場試驗。

2005年6月～2008年10月為單井組單層火驅(qū)采油現(xiàn)場試驗階段；2008年10月～2010年9月為多井多層火驅(qū)采油現(xiàn)場試驗階段。2010年10月到目前為規(guī)模實施階段。

1.2 開發(fā)中存在的問題

火驅(qū)采油因生產(chǎn)機理不同于注水、蒸汽吞吐等常規(guī)開發(fā)方式，故油井生產(chǎn)中存在的問題必然不同，隨著火驅(qū)開發(fā)不斷深入，火驅(qū)采油井舉升技術(shù)也逐漸暴露出各種新的生產(chǎn)矛盾。

一是部分油井尾氣量增大明顯；據(jù)統(tǒng)計，火驅(qū)區(qū)域油井開井?dāng)?shù)320余口，其中25%左右的油井產(chǎn)量較高，達到產(chǎn)氣1 000 m3/d以上，部分油井甚至超過3 000 m3/d以上，在一定程度上影響了抽油泵正常工作。

二是部分油井表現(xiàn)為出砂又出氣；杜66塊轉(zhuǎn)驅(qū)前部分油井出砂就較為嚴(yán)重，隨著油井尾氣量逐漸增大，油井出砂出氣量大的復(fù)合型矛盾日漸突出。

另外火驅(qū)采油管柱的腐蝕，尤其是抽油泵的腐蝕問題也逐漸暴露出來，在一定程度上影響了泵的使用壽命，縮短油井檢泵周期。

因此研究火驅(qū)生產(chǎn)井的防砂、防氣、防腐蝕舉升問題意義重大。

2 主要研究內(nèi)容

2.1 技術(shù)思路

防腐防氣防砂泵采油技術(shù)是在傳統(tǒng)的抽油泵基礎(chǔ)之上，結(jié)合沉砂泵、防腐耐磨泵的優(yōu)點，再加裝防氣裝置，來達到防腐防氣防砂的目的。主要技術(shù)路線是首先在材料方面，結(jié)合火驅(qū)腐蝕特性，優(yōu)選防腐蝕材料和特殊的表面處理工藝，解決泵體腐蝕問題；之后改進設(shè)計柱塞長于泵筒的長柱塞結(jié)構(gòu)，同時在泵筒外加外筒，形成沉砂通道的沉防砂一體化防砂泵，緩解油井砂卡問題；最后在泵身加裝防氣裝置，通過離心原理實現(xiàn)氣液分離，有效緩解火驅(qū)井氣大矛盾。

2.2 火驅(qū)井高效舉升技術(shù)

2.2.1 沉砂結(jié)構(gòu)抽油泵改進

抽油泵設(shè)計上采用長柱塞短泵筒的結(jié)構(gòu)，柱塞長于泵筒，柱塞與普通柱塞結(jié)構(gòu)相似，主要由上凡爾、柱塞本體、和下游動凡爾組成(如圖1所示)，但是有效長度遠遠長于普通柱塞，比相應(yīng)的配套泵筒還要長300～400 mm，可降低井液中含有地層砂進入柱塞與泵筒配合間隙的機率。泵筒外部設(shè)計有外筒，與泵筒間形成沉砂通道，在泵底部相應(yīng)設(shè)計了雙層結(jié)構(gòu)的進液和沉砂口。

改進后的沉沙結(jié)構(gòu)抽油泵主要由泵筒接頭、短泵筒及加長管、長柱塞總成、固定閥總成、氣錨總成和外管等六部分組成。其中長柱塞總成包括上出油接頭、游動閥球、游動閥座、下游動閥座接頭、長柱塞、下游動閥罩和下游動閥座接頭等部件。固定閥總成包括固定閥罩、固定閥球、固定閥座、固定閥座接頭等部件。氣錨總成包括內(nèi)管、進液外管、中間管、雙通接頭等部件[2]。

圖1 柱塞總成結(jié)構(gòu)圖

2.2.2 泵下高效油氣分離裝置研制

針對火驅(qū)尾氣為非溶解氣、稠油粘度較高的實際特性，研究新型泵下油氣分離氣錨，提高非溶解狀態(tài)下油氣最佳的分離效果，降低流體入泵阻力，緩解抽油泵工作受氣體影響的問題。同時分離裝置也設(shè)計有可沉砂結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)氣錨與抽油泵進液和沉砂通道的雙向?qū)?，在緩解氣體對抽油泵抽吸工作影響的條件下，將抽入至泵上但無法舉升至地面的地層砂存儲到不影響機泵抽汲的儲砂空間內(nèi)。油氣分離裝置如圖2所示。

圖2 油氣分離裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2.2.3 耐腐蝕性能實驗

在抽油泵整體材料和表面處理方面改進，進行全面的防腐蝕處理，主要由鎳鉻鎢合金材質(zhì)替換了原來的碳鋼材料，大大加強了抽油泵的防腐性能，最終達到防氣防砂防腐蝕綜合效果。

實驗方法：

1)常溫常壓下防H2SO4腐性能實驗：選取無防腐涂層的碳鋼材料和電鍍鉻、電鍍鎢合金材料進行耐H2SO4腐蝕性對比試驗，將試樣浸入H2SO4(體積分?jǐn)?shù)為5%)溶液，以及浸泡不同時間，表現(xiàn)形貌如圖3所示：圖3a為普通碳鋼材料，圖3b為浸泡5 h后的形貌，圖3c鍍鉻材料，圖3d為浸泡100 h后的形貌，圖3e為電鍍鎢基合金材料，圖3f為浸泡230 h后的形貌。

圖3 各材料浸入H2SO4溶液及浸泡一定時間后的表現(xiàn)形象

2)耐H2SO4/CO2高溫高壓腐蝕性能實驗：選取普通碳鋼材料和鎢基合金分別放入裝有5%濃度H2SO4溶液和充滿CO2氣體的高溫高壓反應(yīng)釜中，靜止反應(yīng)96 h，反應(yīng)后材料形貌如圖4和圖5所示，其中左側(cè)為普通碳鋼材料，右側(cè)為鎢基合金材料。

實驗結(jié)論：電鍍鎢基合金材料能夠適應(yīng)高溫高壓腐蝕的油井環(huán)境，能有效抵御油井中H2S的腐蝕[3]。

3 技術(shù)創(chuàng)新點

1)沉砂結(jié)構(gòu)的改進，大大加強了抽油泵的防砂性能，同時解決了抽油泵不能同時防氣防砂的問題。

2)泵下高效油氣分離裝置的研制，提高了抽油泵油氣分離能力，緩解了抽油泵氣鎖問題。

3)采用的新型鎢基合金材料，能夠適應(yīng)井下高溫高壓的環(huán)境，緩解H2S防腐問題。

圖4 反應(yīng)形貌前后對比

圖5 反應(yīng)形貌前后對比

4 現(xiàn)場應(yīng)用及效果分析

截至目前,火驅(qū)井高效舉升技術(shù)共實施12井次，效果主要體現(xiàn)在以下三個方面:

1)實施火驅(qū)井高效舉升技術(shù)措施后泵效提高

措施后平均單井泵效提高了11.5%,示功圖顯示對比措施之前明顯改善，有效緩解了抽油泵氣鎖影響。

2)實施火驅(qū)井高效舉升技術(shù)措施后砂卡現(xiàn)象消失

受以往抽油泵不能同時防氣防砂的制約，氣大出砂井經(jīng)常出現(xiàn)砂卡現(xiàn)象，影響開井時率，火驅(qū)井高效舉升技術(shù)能有效解決砂卡關(guān)井的問題，提高開井時率。

3)實施火驅(qū)井高效舉升技術(shù)措施后檢泵周期延長

對比措施前后12口井的檢泵周期，措施后平均單井的檢泵周期比措施前延長。

5 經(jīng)濟效益分析

火驅(qū)井高效舉升技術(shù)共實施了12井次，實施后效果統(tǒng)計見表1。措施井同期對比日產(chǎn)油量由措施前的2.1 t上升至措施后的2.3 t，平均單井增加0.2 t。階段增油461.3 t，投入10.2萬元。按經(jīng)濟效益統(tǒng)一計算方法，獲得經(jīng)濟效益48.9萬元，階段投入產(chǎn)出比為1∶4.7。

表1 火驅(qū)井高效舉升技術(shù)措施效果統(tǒng)計表

6 結(jié) 論

1)實驗結(jié)果表面，火驅(qū)井高效舉升技術(shù)能夠有效的適應(yīng)高溫高壓、H2S腐蝕的井下環(huán)境。

2)現(xiàn)場試驗表明，火驅(qū)井高效舉升技術(shù)能有效的解決火驅(qū)井舉升中存在的問題，為火驅(qū)井高效開采提供了新的技術(shù)。

3)實施結(jié)果表面，火驅(qū)井高效舉升技術(shù)投入小、回報高，能夠取得良好的經(jīng)濟效益。

[1] 劉其成.火燒油層室內(nèi)實驗及驅(qū)油機理研究[D].東北石油大學(xué)，2011.

[2] 劉慶敏, 徐建禮, 程正全,等. 長柱塞式防砂抽油泵原理與應(yīng)用[J].油氣采收率技術(shù)，1999，6(1)：71-74.

[3] 郝慶坤. 抽油泵柱塞表面激光合成TiC/NiCrBSi熔覆層研究[D].中國石油大學(xué),2009.

Research and Application of High Efficiency Lifting Technology for Fire Flooding Well

KUANG Xuguang,WU Fei

(CNPCShuguangOilProductionPlantofLiaoheOilfieldBranchCompany,Panjin,Liaoning124010,China)

During Du 66 fire flooding process, because of the unequal fire wire propulsion, a part of the production wells were affected by gas-injection well in a single direction, and most of the oil wells were also affected by sand at the same time. The complex problem of the more gas and sand make the situation increasingly prominent, which affected the effects of fire flooding blocks overall development seriously. The problems of the corrosion of fire flooding oil production string, especially pump corrosion problems also gradually exposed, which affected the service life of the pump, and reduced the oil well pump inspection cycle in a certain extent. Aiming at this situation, the anti-corrosion with protection air and sand controlling pump oil production technology was used, combined with the advantages of grit, and anti-corrosive wearing pump, meantime protection air device was added to achieve the purpose of corrosion prevention gas sand control. The influence of H2S corrosion for tungsten alloy electroplating was studied under high temperature and high pressure condition. It was concluded that the efficient fire flooding well lifting technology was obtained. The study showed that the pump improved the sand control performance, enhanced the pump oil and gas separation ability and eased the problem of H2S corrosion under high temperature and high pressure, and the DU 66 block application showed that the effect of sand prevention and gas control and anti-corrosion was good.

fire flooding well; lifting technology

匡旭光，男，1989年生，助理工程師，2010年畢業(yè)于東北石油大學(xué)石油工程專業(yè)，現(xiàn)從事油田采油工藝技術(shù)研究與推廣工作。E-mail：kuangxuguang@petrochina.com.cn

TE355

A

2096-0077(2016)05-0092-04

2016-07-05 編輯：葛明君)