橋式采油裝置在曙光油田的應(yīng)用

王書慧

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橋式采油裝置在曙光油田的應(yīng)用

王書慧

（遼河油田公司曙光采油廠， 遼寧 盤錦 124109）

為有效解決稠油油藏蒸汽吞吐生產(chǎn)過程中各層系合采油井層間相互干擾矛盾，使各油藏間的采油潛能得到最大發(fā)揮，研制了橋式采油裝置 ，以兩層分采主體技術(shù)，現(xiàn)場應(yīng)用達(dá)到了預(yù)期效果，并根據(jù)不同的油藏條件研制了橋式采油系列裝置，在使用液壓封隔器可實現(xiàn)油井三層以上分采。2015 年在遼河油田公司曙光油田首次成功開展3 口井現(xiàn)場試驗，效果顯著，為曙光油田蒸汽吞吐開發(fā)區(qū)塊，油井多層分采提供了新的技術(shù)手段。

橋式分采器；籠統(tǒng)合采；分層采油

曙光油田稠油油藏, 由于層與層之間存在著物性的差異, 從而導(dǎo)致多輪注汽生產(chǎn)后油藏動用不均, 高、低滲透層矛盾突出, 相互影響, 互相干擾[1], 主要表現(xiàn)在注汽及開采環(huán)節(jié)高滲層重復(fù)吸汽, 造成注入蒸汽的浪費, 而低滲層無法有效動用。在采出環(huán)節(jié)由于高滲層壓力低、含水相對較高, 抑制了中低滲透層的生產(chǎn)。這種矛盾在多層開采的新、老層之間表現(xiàn)尤為突出, 由于老層的干擾, 使新層無法正常生產(chǎn)。這種高低滲透層、新老油層之間的矛盾是非均質(zhì)稠油油藏注蒸汽開采的中后期普遍存在的問題,也是必然存在的問題。這種矛盾的存在是影響油藏動用程度的主要因素。在注入階段主要采用的是配注式、選注式的注汽方式。而在采出階段沒有相對完善的選層開采技術(shù)措施。在實際開采中為防止出現(xiàn)倒流現(xiàn)象，在開采時要舍棄液體壓力較低的油層，而對油層的液體壓力大小的判斷，只能依靠操作者自身的判斷能力。操作者進(jìn)行人工選層后，通常采用封隔器封住油層實現(xiàn)選層開采，因此油井只能發(fā)揮部分油層的產(chǎn)能。如果換層采油，可通過重新作業(yè)或者使用換層采油裝置重新選層，這樣要實現(xiàn)有效開采，正常發(fā)揮油井產(chǎn)能，在選層和換層過程中會花費較高的成本和時間，降低了生產(chǎn)產(chǎn)能和效率?；痱?qū)有采油井由于氣體較多，如果用封隔器封住油層不采，則被封油層的氣體壓力得不到釋放，當(dāng)壓力達(dá)到一定程度時封隔器會解封，氣體的突然釋放會增加原油生產(chǎn)的危險程度。

為此針對以上生產(chǎn)情況，為了緩解層間矛盾[2]，充分發(fā)揮油井產(chǎn)能，達(dá)到了提高油井產(chǎn)量的目的，研究了橋式采油裝置。

1 技術(shù)原理

為了使兩個不同油藏壓力的生產(chǎn)單元經(jīng)不同的路徑進(jìn)入抽油泵且油藏壓力高的優(yōu)先生產(chǎn)，同時又能夠防止高壓油藏的原油倒流到壓力低的油藏中去，避免了高壓油藏能量損失，提高了注入蒸汽利用效率，有利于提高高壓油藏原油采出速度。當(dāng)高壓層與低壓層相等時，兩者共同生產(chǎn)。有利于避免不同油藏之間原油的不利反應(yīng)，有利于提高原油的采出率。為此設(shè)計了橋式采油裝置。

1.1 橋式[3]采油裝置原理

橋式采油裝置是上下生產(chǎn)單元壓力不清晰，這種情況采用的是自動分采閥，抽油泵連接在分采閥上部，自動分采閥將油藏分為兩個生產(chǎn)單元，自動分采閥（如圖1所示）的主要功能是防止兩個生產(chǎn)單元之間的原油相互進(jìn)入。由1、8閥座2、7閥球3、6閥罩4、封隔器5、閥體9、上接頭10、通道等部分組成。上接頭9連接抽油泵的底部進(jìn)液口，隨生產(chǎn)管柱下到井中，待管柱中的封隔器4坐封后，將生產(chǎn)井段分成兩段， 油層中的液體可從兩路進(jìn)入到井筒中，第一路是從底座8、閥罩3及封隔器4內(nèi)部、上接頭9，最后經(jīng)上接頭經(jīng)抽油泵進(jìn)入地面輸油管線中去；第二路則是經(jīng)閥座8、閥罩6、通過道10進(jìn)入到封隔器內(nèi)部最后經(jīng)上接頭9，最后到抽油泵底部，進(jìn)而經(jīng)抽油泵輸送到地面輸油管線中去了。

圖1 分采閥結(jié)構(gòu)示意圖

當(dāng)?shù)谝宦返膲毫Ρ鹊诙犯邥r，液體則從第一路進(jìn)入到地面，而第二路的通道則被封注（因為第一路的壓力較高，則第一路出來的液體經(jīng)通道10迫使閥球7坐在球座6上，這樣就阻止了第二路流體進(jìn)出的通道）。

當(dāng)?shù)诙返膲毫Ρ鹊谝宦犯邥r，液體則從第二路進(jìn)入到地面，而第一路的通道則封?。ㄒ驗榈诙返膲毫^高，則第二路出來的液體作用在閥閥球2上，迫使閥球2坐在閥座1上，這樣就阻止了第一路流體井出的通道。

當(dāng)?shù)谝宦放c第二路壓力相對平衡時，兩路流體則同時流向抽油泵底部。

1.2 橋式采油裝置技術(shù)參數(shù)

最大外徑： ?152 mm

最小內(nèi)徑：?95 mm

長 度： 8 000 mm

工作壓差：15 MPa

適用于套管內(nèi)徑：? 159~? 161 mm

耐 溫：1800C

1.3 技術(shù)特點

（1）橋式分層采油裝置通過配備不同類型封隔器件、普通抽油泵可以實現(xiàn)在不增加其它作業(yè)成本條件下，實現(xiàn)油井二層或三層分采。

（2）橋式分層采油組合裝置構(gòu)成明確，現(xiàn)場易識別，不增加作業(yè)施工難度，適應(yīng)性強(qiáng)，加工成本低，可促進(jìn)橋式采油技術(shù)的規(guī)模推廣應(yīng)用。

（3）配套應(yīng)用Y341類大通徑液壓封隔器[4]，可實現(xiàn)油井多層分采。

（4）設(shè)計了特制連接機(jī)構(gòu)可配套普通抽油泵，不改變原有的泵掛[5]深度，對油井的適應(yīng)性強(qiáng)，依據(jù)油井原油生產(chǎn)情況，可在適當(dāng)大的范圍內(nèi)選擇抽油泵的類型及泵徑，適合在油藏壓力差異較大的油井分不同壓力單元分采。

1.4 選井條件

（1）油井套管無明顯變形。

（2）油藏間油藏壓力差異較大且選注及配注有效的油井。

（3）油井套管內(nèi)壁無死油，否則因封隔器外徑較大易與套管內(nèi)壁死油發(fā)生擠壓，導(dǎo)致管柱不容易入井。

（4）油藏之間距離較大，容易封隔，否則需增加井段測深步驟；

2 現(xiàn)場試驗

2.1 油藏情況

曙1-48-更30井是杜48塊一口注汽吞吐生產(chǎn)井，生產(chǎn)井段位于961.1～1 073.4 m，屬于杜家臺油層，有效厚度為51.6 m，15層。目前地層壓力、原油粘度：該井目前壓力系數(shù)0.09；50度時原油粘度：3 488 mPa?s。

目前該井已生產(chǎn)17個周期，累計注汽34 451t，16 420 t油，產(chǎn)水37 973 t。其中上一周期注汽1 800 t，生產(chǎn)371.2 d，產(chǎn)油1 071 t，產(chǎn)水2 241 t。

2.2 施工過程

2015年9月22日針對油井實際問題，在曙1-48-更30試驗了橋式采油裝置技術(shù)。該井上周期為選層注汽措施，選注上層段。開采過程中發(fā)現(xiàn)，該井排水期長達(dá)130 d，排水期平均日產(chǎn)油1.1 t，平均含水91.2%。針對這一問題，試驗了橋式采油裝置技術(shù)。該井上周期注汽1 800 t，采取選注上層段、籠統(tǒng)采油方式。本周期該注汽1 500 t，采取選注上層段、橋式采油工藝，見到了較好的增產(chǎn)效果。

2.3 施工步驟

首先對分層采油試驗井用?154 mm通井規(guī)進(jìn)行通井洗井作業(yè)，確保井筒干凈，井筒套管無顯著變形，以保證橋式采油裝置能夠安全下入到目的層并可靠的坐封，同時能夠保證以后作業(yè)時井筒內(nèi)管柱順利起出；然后按照分層采油要分采的井段、套管接箍位置等數(shù)據(jù)設(shè)計封隔器膠桶密封位置（主要是避開套管接箍位置，保證井段封隔可靠）、泵掛、井口坐封預(yù)留高度。根據(jù)該油藏有效厚度為51.6 m，15層，以及油藏的滲透能力、孔隙度相關(guān)油藏數(shù)據(jù)結(jié)合該井注蒸汽時注入壓力情況將油藏分為上下兩個生產(chǎn)單元，經(jīng)以上數(shù)據(jù)判斷油藏上部壓力較高，產(chǎn)油能力較強(qiáng)。據(jù)此將橋式采油裝置的封隔器在1 020 m坐封。

2.4 橋式采油管柱工作過程

在抽油泵系統(tǒng)上沖程舉升過程中，橋式采油裝置內(nèi)部處于低壓環(huán)境，由于橋式采油管柱內(nèi)部處在同一個液壓系統(tǒng)，管柱內(nèi)部是壓力高油藏中的液體，壓力高的油藏產(chǎn)液能夠在流動壓力下打開橋式采油裝置的單流閥球進(jìn)入到油管；油管與油套環(huán)空之間液體由于橋式采油裝置單流球閥作用，只能進(jìn)入橋式采油裝置，而橋式采油裝置內(nèi)液體無法倒流到油套環(huán)空，能夠有效阻止高壓油層中液體向低壓油層流動現(xiàn)象；各產(chǎn)層間封隔器有效封隔，有效避免了油藏間開發(fā)矛盾問題，實現(xiàn)了各產(chǎn)油層協(xié)調(diào)均衡產(chǎn)液，在高壓油藏產(chǎn)能得到充分釋放后，高低壓油藏壓力相差較小時，使壓力較低油藏產(chǎn)能得到發(fā)揮產(chǎn)能作用。

2.5 摻稀油[6]降粘

當(dāng)該井生產(chǎn)到100 d的時候發(fā)現(xiàn)，抽油機(jī)的電流由原來的上下行電流由29A/22A變?yōu)?3A/27A，經(jīng)化驗原油粘度，發(fā)現(xiàn)其粘度上升較大達(dá)到了同區(qū)塊摻稀油降粘標(biāo)準(zhǔn)。于是經(jīng)油套環(huán)形空間向泵下稀油，由于該管柱的結(jié)構(gòu)作用使地面摻的稀油不能流到地層中去，使得每日摻稀油的比同類油井減少了20%，提高了本措施的經(jīng)濟(jì)性，證明該技術(shù)有適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用前景廣闊。

2.6 周期結(jié)束起管柱作業(yè)

井筒中生產(chǎn)管柱過程中發(fā)現(xiàn)油套環(huán)形空間的原油不能泄入到井筒中去，經(jīng)研究推斷可能是，封隔器的膠由于受到長期高溫作用，使膠桶[7]發(fā)生了塑性變形，在解封后不能自動收回，使得油套環(huán)空間密封，為了避免污染事件及井噴事件的發(fā)生，由于本管柱設(shè)計了洗井機(jī)構(gòu)[8]，所以經(jīng)地面油套環(huán)形空間打入頂替液使得井筒中的原油被頂替到采油站中去，油套環(huán)形空間及采油管柱中的液體全部置換為清水。這樣避免了原油環(huán)境的污染，同時有利于現(xiàn)場操作人員操作。

2.7 周期生產(chǎn)情況

目前周期已經(jīng)結(jié)束，周期產(chǎn)油1015 t，該井生產(chǎn)272.6 d，平均日產(chǎn)油由上周期的2.89 t上升到本周期的3.72 t，增加了0.83 t/d，含水由原來的86.3%降低到了76.4%，含水下降9.9%，油井的排水期由原來的20 d降到本輪的10 d，大大提高了原油的生產(chǎn)效率，有利于油藏能量的利用。注氣量由上一周期的1 800 t降低到本周期的1 500 t，降低300 t，油汽比大幅度提高，由原來的59.5%提高到67.6%，提高8.1%。本周期較上周期減少生產(chǎn)100 d，提高了單井的效益，節(jié)省了部分日常生產(chǎn)措施費用。該井措施增油638.7 t，措施效果十分顯著。

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

油井措施增油638.7 t，措施總投入4.6萬元，按油田公司經(jīng)濟(jì)效益統(tǒng)一計算方法，則預(yù)計創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益：

技術(shù)創(chuàng)新成果凈現(xiàn)值

＝（1-30%）×分成系數(shù)×Σ［年新增原油產(chǎn)量×

（單位原油價格－單位生產(chǎn)成本－稅金及附加）

－科研支出）］×（1＋10%）

＝（1-30%）×1×［638.7×（1800－70

-1350)－46000］×（1＋10%）

＝15.14萬元

節(jié)省注汽費用2.1萬元；

累計創(chuàng)效=15.14+2.1=17.2萬元；

措施投入產(chǎn)出比1∶3.7。

4 結(jié)論

（1）結(jié)合曙光油田蒸汽吞吐階段實施配注、選注、分段注汽等開發(fā)增產(chǎn)措施，在原油舉升階段提出了橋式分采技術(shù)思路，研制了橋式采油裝置等配套分采工具，形成橋式采油多層分采系列技術(shù)。

（2）橋式采油裝置技術(shù)現(xiàn)場試驗證明，油藏壓力不均的油井可通過二層或三層分采能夠有效緩解油藏間干擾矛盾，釋放被抑制產(chǎn)層潛能，達(dá)到了提高油井產(chǎn)量的目的。

（3）橋式采油裝置結(jié)構(gòu)簡明、尺寸適中，方便其運輸及現(xiàn)場組裝，分采成本適中、技術(shù)適應(yīng)范圍廣，不增加作業(yè)施工難度，有助于促進(jìn)技術(shù)的現(xiàn)場規(guī)模應(yīng)用。

（4）該橋式采油裝置技術(shù)，一是防止了倒灌，同時通過管柱的特殊結(jié)構(gòu)，解決了采油泵可穿越橋式采油裝置加深泵掛問題。

（5）該工藝技術(shù)不需采油作區(qū)作大量油層參數(shù)測試及精確描述, 減少了采用橋式采油工藝技術(shù)的工作量。

（6）該橋式采油裝置技術(shù)，一是防止了倒灌，同時通過管柱的特殊結(jié)構(gòu)，解決了采油泵可穿越橋式采油裝置加深泵掛問題。

（7）該橋式采油裝置技術(shù)，開創(chuàng)了曙光油田稠油分層采油的新紀(jì)元，為同類油藏開采提供了成功經(jīng)驗。

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Application of Bridge Type Oil Production Unit in Shuguang Oilfield

（Shuguang Oil Production Plant of Liaohe Oilfield Company, Liaoning Panjin 124019, China）

In order to effectively solve the inter-layer interference problem in production process of thick oil reservoir with steam stimulation system to play the maximum potential of the oil reservoir, bridge oil production equipment was developed, with two-layer production technique, field application achieved the desired effect. According to different reservoir conditions , a series of bridge oil production devices were developed,separate zone production (more than three layers) was realized by using hydraulic packer. In 2015, the field test of 3 wells was successfully carried out in Shuguang oilfield of Liaohe oil field company for the first time. The results show that the method is a new practical process for the development of oil field huff and puff in Shuguang oilfield.

Bridge type sub collector;General production; Separate zone production

TE357

A

1671-0460（2017）08-1696-03

2016-12-15

王書慧（1977-），男，遼寧省盤錦市人，工程師，2003年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，研究方向：采油新技術(shù)研究與推廣工。E-mail：wangshuhui@petrochina.com.cn。