大排量抽稠泵替代稠油電泵應(yīng)用實踐

夏新躍

(中國石油化工股份有限公司西北油田分公司)

塔河油田為非均質(zhì)性極強(qiáng)的奧陶系縫洞型碳酸鹽巖，油藏埋深5 350～6 600 m，由于熱損失及原油脫氣影響，原油在2 500～4 000 m的井筒內(nèi)不具有流動性，為此，采用套管摻入稀油降黏方式進(jìn)行開采[1-2]。塔河油田十二區(qū)2、4小區(qū)為超稠油區(qū)塊，生產(chǎn)期間稀稠油混配效果差導(dǎo)致稀稠比高，鑒于電泵具有舉升能力強(qiáng)、排量大的優(yōu)勢，形成了以電泵開采為主，抽稠泵開采為輔的機(jī)械舉升方式，截至2015年12月，電泵井?dāng)?shù)66口，占機(jī)采井?dāng)?shù)69%，產(chǎn)量占比83%。

一、 電泵開采存在問題

隨著國際油價大幅下跌，現(xiàn)有電泵開采存在采油成本高、效益變差的問題，主要表現(xiàn)在以下方面：

(1)電泵機(jī)組功率大，電機(jī)通常配置在100～140 kW，系統(tǒng)效率低[3]，日耗電量大。

(2)因含水波動、稀稠油混配差導(dǎo)致機(jī)組負(fù)載變化敏感，表現(xiàn)為電流頻繁波動，優(yōu)化摻稀困難，造成稀油浪費。

(3)通過改進(jìn)機(jī)組及配套工藝，電泵適應(yīng)性明顯提升，但仍存在部分井況惡劣，機(jī)組不適應(yīng)導(dǎo)致短期檢泵問題，增加檢電泵費用。

(4)變頻器應(yīng)用時間較長，部分電子元器件老化，維修成本較高。

(5)電泵初次投入成本高，增加采油成本壓力。

二、抽稠泵適應(yīng)性分析

隨著70/32、83/44大排量抽稠泵成功應(yīng)用[4-5]，排量由日產(chǎn)液50 m3提升至100～143 m3，滿足了稠油摻稀井需求，現(xiàn)已在稠油區(qū)塊得到有效推廣。為提高超稠油區(qū)70/32、83/44抽稠泵適應(yīng)性，進(jìn)一步替代稠油電泵井?dāng)?shù)，降低采油成本，開展了以下改進(jìn)工作：

(1)針對不銹鋼密度輕，稠油包裹凡爾球?qū)е旅芊獠粐?yán)的問題，進(jìn)行了泵材質(zhì)改進(jìn)，即凡爾球及閥座材質(zhì)由不銹鋼改為硬質(zhì)合金，密度由8.0 g/cm3提高至13.5 g/cm3，硬度由58 HRC提升至88 HRA，提升抗稠油性能，減少稠油包裹凡爾球風(fēng)險，降低泵漏故障率。

(2)針對超稠油井稀稠油混配深度要求深的需求，增加了70/32、83/44抽稠泵泵筒強(qiáng)度，泵下續(xù)接尾管深度由1 000 m提升至2 400 m，結(jié)合70/32、83/44抽稠泵泵掛深度約2 000 m，摻稀混配點深度由3 000 m提升至4 400 m，提高稀稠油混配效果。

圖1 不同摻稀點處井筒黏度分布圖

由不同摻稀點處井筒黏度分布圖可知(圖1)，混配深度在1 500 m處摻稀時流經(jīng)1 000 m的黏度為400 mPa·s，混配深度在3 500 m處摻稀時流經(jīng)1 000 m的黏度為250 mPa·s，不同混配點黏度相差約150 mPa·s，即隨著摻稀混配點加深，稀稠油混配效果明顯提升，亦即加深尾管可以改善稀稠油混配效果，降低稀油用量。

(3)通過加深尾管解決稀稠油混配問題，結(jié)合油井供液及配產(chǎn)需求，合理優(yōu)化泵掛深度，改變前期為滿足入泵需求過度加深泵掛的問題，進(jìn)一步改善桿柱受力，減少桿斷風(fēng)險。

由不同泵掛液面及載荷對比圖可知(圖2)，在其它因素不變條件下，隨著泵掛深度由2 200 m上提至1 800 m，最大載荷由146 kN降至138 kN，液面抽深能力由1 630 m上升至1 800 m，即在同一液面條件下，桿柱受力顯著改善。

圖2 不同泵掛液面及載荷對比圖

(4)針對超稠油間隙阻力大問題，優(yōu)化了泵間隙，即泵間隙等級由2.5級提升至5級，減小了泵筒和柱塞之間的摩擦力，降低了下行阻力，光桿滯后率大幅下降。

三、現(xiàn)場應(yīng)用

通過提升大排量抽稠泵適應(yīng)性，現(xiàn)場替代稠油電泵22口井，有效降低采油成本，具體效果如下：

(1)排查治理短壽電泵(電泵壽命低于200 d)5口井，主要分為高含水、供液不足及生產(chǎn)穩(wěn)定3類，通過優(yōu)化設(shè)計大排量抽稠泵，運行壽命較電泵延長117 d，期間檢泵1井次，避免檢泵13井次見表1。

表1 大排量抽稠泵替代短壽電泵統(tǒng)計表

表2 大排量抽稠泵替代低效電泵統(tǒng)計表

(2)開展低效電泵優(yōu)化治理3口井，主要表現(xiàn)為產(chǎn)油少、摻稀量大，優(yōu)化摻稀困難；結(jié)合大排量抽稠泵稠油適應(yīng)性好、處理相對容易的特點，實施電泵轉(zhuǎn)大排量抽稠泵生產(chǎn)，影響產(chǎn)量14 t，節(jié)約稀油126 t，見表2。

(3)結(jié)合油藏開發(fā)需求，優(yōu)化生產(chǎn)方式，實施自噴井轉(zhuǎn)大排量抽稠泵14井次，平均單井增油11.7 t/d，降低稀稠比1.7，累計增油3.4×104t，節(jié)約稀油7.6×104t。

(4)根據(jù)電泵費用73萬元/井、抽稠泵費用8.4萬元/井測算，替代電泵22口井可減少直接費用1421.2萬元；同時電泵日耗電約2 200 kW·h/井，應(yīng)用大排量抽稠泵可節(jié)約40%用電量，日節(jié)約用電880 kW·h/井，有效降低能耗。

四、結(jié)論

(1)在國際低油價背景下，電泵因耗電量大、檢泵費用高及地面維修成本高等問題造成采油效益變差，采油廠需要優(yōu)選機(jī)械舉升方式，降低采油成本。

(2)通過改進(jìn)凡爾球及球座、增加泵筒強(qiáng)度、優(yōu)化泵掛深度及泵間隙，提高了大排量抽稠泵稠油適應(yīng)性。

(3)通過提升大排量抽稠泵適應(yīng)性，現(xiàn)場替代稠油電泵應(yīng)用22口井，減少直接費用1421.2萬元，日節(jié)約用電880 kW·h/井，有效降低稠油開采成本，解決了超稠油區(qū)抽稠泵無法生產(chǎn)難題。

[1]梅春明,李柏林. 塔河油田摻稀降黏工藝[J]. 石油鉆探技術(shù), 2009, 37(1): 73-76.

[2]劉文斌.塔河油田碳酸鹽巖油藏稠油舉升工藝技術(shù)[J].鉆采工藝,2007,30(4):59-61，66.

[3]秦飛,金燕林,李永壽,等.塔河稠油電泵摻稀開采系統(tǒng)效率測試分析評價[J]. 特種油氣藏, 2012, 19(4): 145-148.

[4]郭忠良,高偉. 70/32大排量抽稠泵研制及其在塔河油田超稠油井中的應(yīng)用[J]. 石油天然氣學(xué)報，2012，34(9)：328-330.

[5]劉玉國,杜林輝,梁志艷,等. 83/44側(cè)向進(jìn)油大排量抽稠泵的研制及應(yīng)用[J]. 中外能源，2014，19(9)：61-63.