灘海油田注采工藝技術(shù)研究與實(shí)踐

張學(xué)欽

【摘 要】灘海油田采用海油陸采和海上平臺(tái)兩種生產(chǎn)方式，有油水井228口，年產(chǎn)油10.5×104t，所布署油水井多為大位移定向井，井斜角大，水平位移長(zhǎng)，地理?xiàng)l件特殊、環(huán)境因素敏感，在采油、注水等方面出現(xiàn)諸多問(wèn)題，結(jié)合灘海油田生產(chǎn)需求，重點(diǎn)研發(fā)大斜度舉升工藝技術(shù)和分注技術(shù)，目前已在遼河灘海油田實(shí)施達(dá)247井次，措施增油達(dá)3.2×104t，創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益7510×104元，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】注采工藝；柔性金屬泵；大斜度井舉升技術(shù)

一、概況

遼河灘海油氣區(qū)位于遼東灣北部，水深5m以內(nèi)的灘海地區(qū)，由陸灘、海灘、潮間帶和極淺海四部分組成，總面積3475km2，該區(qū)發(fā)育古生界、中生界、沙三段、沙二段、沙一段、東三段、東二段、東一段和館陶組等九套含油氣層系，發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)島、葵花島、筆架嶺、月海等4個(gè)油氣田，探明含油面積47.42km2，石油地質(zhì)儲(chǔ)量1.2316×108t；探明含氣面積15.09km2，天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量47.96×108m3。

（一）地質(zhì)特征

遼河灘海地區(qū)開(kāi)發(fā)目的層為新生界下第三系東營(yíng)組的東三段、東二段下部地層及下第三系沙河街組二段-東營(yíng)組二段，受環(huán)境與位置限制，采用平臺(tái)叢式井開(kāi)發(fā)，部署油井均為大位移定向井，平均位移：1530m，平均井斜角45.6°，其中最大位移2991.3m，最大井斜角79°54′。

儲(chǔ)層巖性以粉砂巖和細(xì)粉砂巖為主。儲(chǔ)層平均孔隙度為24%，滲透率為101×10-3μm2，為中孔中低滲儲(chǔ)層，儲(chǔ)層物性中等；油層非均質(zhì)性較為嚴(yán)重，均質(zhì)系數(shù)為0.17，級(jí)差1955，突進(jìn)系數(shù)16.31，變異系數(shù)2.96。

（二）開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀

截至2016年12月，遼河灘海油田總井188口，開(kāi)井94口，日產(chǎn)液1270m3，日產(chǎn)油274t，日產(chǎn)氣4.41×104m3，綜合含水79.06%，年產(chǎn)油11.32×104t，累產(chǎn)油355.11×104t，地質(zhì)儲(chǔ)量采油速度0.45%，采出程度14.07%。年注采比0.78，累計(jì)注采比0.90，年地下虧空12.45×104m3，累積地下虧空68.14×104m3。

（三）開(kāi)發(fā)矛盾

在長(zhǎng)年的注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中，由于復(fù)雜的井身結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)層的非均質(zhì)性及注水開(kāi)發(fā)方式等方面因素導(dǎo)致以下幾方面矛盾凸顯：

（1）隨著區(qū)塊含水升高周期熱洗增加，在熱洗及作業(yè)中發(fā)現(xiàn)有部分油井漏失量大，洗井、作業(yè)后排液期長(zhǎng)，諸多因素導(dǎo)致生產(chǎn)時(shí)率降低；

（2）由于井斜及地層出砂的影響，普通泵泵效低且易砂卡，同時(shí)管、桿磨損嚴(yán)重，桿斷脫比例增加，桿、管報(bào)廢量增大，檢泵周期短，作業(yè)井次增加，大斜度井舉升難度大、問(wèn)題多；

（3）部分水井在停注過(guò)程中因出砂或污油進(jìn)入管柱造成測(cè)調(diào)遇阻，加之井斜角大，井段長(zhǎng)，分層測(cè)調(diào)成功率低，影響細(xì)分注水效果；

二、大斜度井舉升技術(shù)

（一）柔性金屬泵

該泵具有攜砂能力強(qiáng)、泵效高、適用泵掛深，適應(yīng)井斜角大的特點(diǎn)。

（1）采用相互完全獨(dú)立的多級(jí)密封單元結(jié)構(gòu)柱塞，各級(jí)之間相互獨(dú)立，游動(dòng)閥與固定閥均強(qiáng)開(kāi)強(qiáng)閉，具有防氣功能，減少漏失量。柱塞密封單元與中心桿及桿柱之間處于游離狀態(tài)，用于大斜度井及水平井采油時(shí)，桿柱的偏心力作用于導(dǎo)向塊，由導(dǎo)向塊承受偏磨，可有效消除井下泵密封單元的偏磨。

（2）柱塞整體在軸向和徑向均具有柔性，柱塞與泵筒之間的密封間隙為彈性間隙，在液柱壓力作用下，間隙值可自動(dòng)補(bǔ)償，液柱壓力升高則密封間隙縮小，可以大幅度降低整泵的漏失量，提高泵效。

（3）單級(jí)密封單元采用非接觸式彈性間隙密封，密封單元結(jié)構(gòu)短，具有不易砂卡的特點(diǎn)，采用非接觸式彈性間隙密封，將普通泵柱塞與泵筒之間的硬間隙變?yōu)閺椥蚤g隙，當(dāng)砂粒進(jìn)入柱塞與泵筒之間并形成卡泵趨勢(shì)時(shí)，柱塞可以產(chǎn)生一定的彈性變形，避免卡泵，并可以避免砂粒對(duì)泵筒及柱塞外表面的損傷，延長(zhǎng)檢泵周期。

（4）采用強(qiáng)開(kāi)強(qiáng)閉底閥，避免了由井斜角造成的固定閥回落滯后，泵效降低。

（5）優(yōu)化固定閥球及球座材質(zhì)，選用硬質(zhì)合金，降低在高氣液比條件下攜砂液體對(duì)球和球座的沖蝕作用。

（二）防偏磨配套技術(shù)

對(duì)于井斜角大于30°的油井，應(yīng)用了多種配套防偏磨技術(shù)：抽油桿整體扶正技術(shù)、滑動(dòng)式扶正器、防磨內(nèi)涂層油管主要是保護(hù)管桿，降低管桿磨損，延長(zhǎng)檢泵周期。

⑴滑動(dòng)式扶正器

工作面為三個(gè)與油管內(nèi)壁曲率相同的圓弧曲面，其外表面為光滑致密的金屬固體潤(rùn)滑涂層。在工作過(guò)程中，曲面可沿芯軸自動(dòng)轉(zhuǎn)向，確保以一個(gè)工作曲面與油管壁發(fā)生貼合，在固體潤(rùn)滑劑的作用下，可起到避免磨損的作用。該結(jié)構(gòu)有利于固體潤(rùn)滑劑遷移膜的形成，可有效地發(fā)揮固體潤(rùn)滑劑的減磨作用，有效避免管桿之間發(fā)生磨損。

⑵整體扶正抽油桿

整桿固定螺旋扶正器能與油管內(nèi)壁成均勻的圓柱面接觸，有效地避免了桿管偏磨，同時(shí)使油管內(nèi)壁的蠟晶無(wú)法形成，起到了既扶正又刮蠟的雙重功效，且新型高分子納米材料的應(yīng)用使得扶正器的耐磨、耐腐蝕性達(dá)到當(dāng)前塑料制品的最高值。

⑶防磨內(nèi)涂層油管

針對(duì)雙向保護(hù)接箍的強(qiáng)度過(guò)大，致使油管磨損嚴(yán)重，應(yīng)用防磨內(nèi)涂層油管，利用其減磨涂層技術(shù)降低管桿之間的磨損。內(nèi)涂層油管是應(yīng)用熱噴涂方法將復(fù)合涂料噴涂在油管內(nèi)壁，通過(guò)涂層自身的減摩與耐磨性來(lái)保護(hù)、延緩抽油桿與油管的磨損，從而使油管和抽油桿延長(zhǎng)使用壽命。

三、效益分析

截止目前累計(jì)應(yīng)用247井次，平均檢泵周期延長(zhǎng)至725天，平均提高泵效21.7%，節(jié)省檢泵59井次，節(jié)約作業(yè)費(fèi)442.5×104元，光桿磨損情況逐步得到改善，減少報(bào)廢管桿9320根，節(jié)約材料費(fèi)450×104元。其中筆架嶺延長(zhǎng)檢泵周期示范區(qū)，檢泵周期由2012年的540d上升至2016年的1165d，措施累計(jì)增油3.2×104t，累計(jì)創(chuàng)效7510×104元。分注井測(cè)調(diào)成功率由45%提高至87%，水驅(qū)動(dòng)用程度由75.5%提高至81.5%，含水上升率由5.94%降至4.9%。

四、結(jié)論

（1）遼河灘海注采工藝技術(shù)的成功，提高了大斜度水井分注壽命、測(cè)試有效率和成功率，降低了注水壓力，為大斜度井分層注水工作提供了技術(shù)保障，改善了水驅(qū)油藏開(kāi)發(fā)效果。

（2）抽油機(jī)井管桿偏磨是客觀存在的，通過(guò)磨損試驗(yàn)?zāi)軌蚋又庇^地篩選出適合現(xiàn)場(chǎng)配套應(yīng)用的防偏磨裝置

（3）遼河灘海注采工藝技術(shù)為海上油井的安全生產(chǎn)提供了可靠的技術(shù)保障。