一種可調(diào)式限流分采工藝的研究與應(yīng)用

秦世群

(中石化河南油田分公司采油一廠)

油田注水開發(fā)后期，油井層間矛盾逐漸突出，為解決層間差異大、合采層間干擾的問題，通常采用分層采油工藝。目前國(guó)內(nèi)主要依靠分抽混出泵［1］實(shí)現(xiàn)分采，河南油田分公司2006～2015年應(yīng)用分抽混出泵分采127井次，有效90井次，有效率70．9%，累計(jì)增產(chǎn)原油128 171 t。然而，受分抽混出泵橋式雙泵結(jié)構(gòu)限制，下泵深度小于1 500 m且無法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)配分采;另外該技術(shù)屬于泵封一體分采管柱，機(jī)械坐封后管柱彎曲增大管桿偏磨，平均檢泵周期僅310 d。為擴(kuò)大分層采油工藝的應(yīng)用范圍，加深下泵深度，延長(zhǎng)檢泵周期，實(shí)現(xiàn)配產(chǎn)可調(diào)，研發(fā)了可調(diào)式限流分采工藝。

一、可調(diào)式限流分采工藝技術(shù)原理

1．工藝管柱結(jié)構(gòu)

該管柱由常規(guī)抽油泵、限流分采器、密封插管、可取式封隔器、密封延伸筒、篩管、油管錨和導(dǎo)錐組成(見圖1)。可取式封隔器連接密封延伸筒獨(dú)立下井，密封插管、限流分采器、篩管、抽油泵及導(dǎo)錐隨生產(chǎn)管柱下井。

2．工藝技術(shù)原理

首先將封隔器(下接密封延伸筒)下入油井高、低能層之間坐封，然后再將連接有若干限流分采器和密封插管的完井管柱插入密封延伸筒內(nèi)，密封插管在密封延伸筒內(nèi)形成內(nèi)密封，與封隔器外密封一起實(shí)現(xiàn)高、低能油層的封隔。高能層通過限流分采器控制產(chǎn)液量，與低能層產(chǎn)液混合后，經(jīng)常規(guī)管式泵舉升到地面，需要調(diào)整高能層配產(chǎn)時(shí)，可上提下放管柱，改變高能層限流分采器個(gè)數(shù)，調(diào)節(jié)高能層產(chǎn)液量，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)可調(diào)限流分采。

圖1可調(diào)式限流分采工藝管柱

二、配套限流分采器設(shè)計(jì)

在研究過程中，配套研制了限流分采器，并獲得國(guó)家實(shí)用新型專利，授權(quán)號(hào)ZL201520617734．4。

1．結(jié)構(gòu)及工藝原理

限流分采器由上接頭、蓋帽、鋼球、球座、油嘴、密封圈、濾網(wǎng)和下接頭組成(見圖2)。其中濾網(wǎng)能有效過濾地層出砂及雜物，避免油嘴堵塞;鋼球與球座組成單流閥，保證高能層產(chǎn)液?jiǎn)蜗?，避免低能層產(chǎn)液倒流。

圖2限流分采器結(jié)構(gòu)示意圖

工藝原理:高能層產(chǎn)液經(jīng)濾網(wǎng)進(jìn)入下接頭的液流通道，通過油嘴控制生產(chǎn)壓差，流經(jīng)球座、蓋帽進(jìn)入油管，與低能層產(chǎn)液混合，再由常管式規(guī)泵舉升至地面。

2．油嘴孔徑匹配及室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)證

限流分采器利用不同孔徑油嘴的過流能力及壓力損失，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)液量控制，配液量與油嘴孔徑的準(zhǔn)確匹配十分重要，研究過程中，對(duì)理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)證，并編制成計(jì)算軟件，根據(jù)應(yīng)用井實(shí)際情況快捷選配油嘴孔徑。

2．1配產(chǎn)量與油嘴孔徑匹配數(shù)學(xué)關(guān)系建立

按照現(xiàn)有油井配產(chǎn)量范圍，確定油嘴孔徑最小?1 mm，最大?5．0 mm，每隔0．1 mm增加一個(gè)規(guī)格，共41個(gè)規(guī)格。參考分層注水井配水嘴嘴損曲線規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究［2］，選擇計(jì)算公式:

式中:Δp—流壓差，MPa;

ρ混—混合液黏度，mPa·s;

Q—高能層配產(chǎn)量，m3/d;

d—限流分采器油嘴孔徑，mm。

2．2室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)證

為驗(yàn)證配產(chǎn)量與油嘴孔徑計(jì)算誤差，建立了一套模擬試驗(yàn)裝置，試驗(yàn)結(jié)果顯示，數(shù)學(xué)計(jì)算配產(chǎn)量與油嘴實(shí)際流量平均誤差9%左右(見表1)，能滿足現(xiàn)場(chǎng)要求。

表1計(jì)算配產(chǎn)量Q與油嘴實(shí)際流量試驗(yàn)對(duì)比表

三、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

限流分采工藝在河南油田分公司應(yīng)用15井次，成功率100%，累計(jì)增產(chǎn)原油3 119 t，最大下泵深度2 500 m，平均檢泵周期560 d，取得了良好的效益。

雙K1401井采用分抽混出泵分采，運(yùn)行102 d后斷脫檢泵，改用可調(diào)式限流分采工藝，根據(jù)地質(zhì)方案配產(chǎn)要求，設(shè)計(jì)四個(gè)限流分采器組合。應(yīng)用計(jì)算軟件匹配油嘴孔徑(見表2)，完井按70 m3配產(chǎn)，高能層對(duì)應(yīng)三個(gè)限流分采器，油嘴孔徑組合1．4+1+1 mm，措施前后產(chǎn)狀見表3，目前已生產(chǎn)180 d，增產(chǎn)165 t。后續(xù)供液不足時(shí)可上提管柱運(yùn)行1．4+1或1．4油嘴孔徑組合，調(diào)節(jié)高能層產(chǎn)液，供液保持較好時(shí)可下放管柱運(yùn)行1．4+1+1+1四個(gè)油嘴組合，放大高能層產(chǎn)液量。

表2可調(diào)限流分采參數(shù)對(duì)照表(生產(chǎn)壓差＞3 MPa)

表3雙K1401井措施前后產(chǎn)狀對(duì)比表

四、結(jié)論與認(rèn)識(shí)

(1)“井下限流+常規(guī)泵舉升”的限流分采工藝，解決了分抽混出泵泵深受限問題，最大泵深可達(dá)2 500 m，擴(kuò)大了分采工藝的應(yīng)用范圍。

(2)可調(diào)式限流分采工藝，解決了泵封一體管柱管桿偏磨增大問題，檢泵周期由310 d延長(zhǎng)到560 d。

(3)可調(diào)式限流分采工藝可以通過上提下放生產(chǎn)管柱來調(diào)整高能層限流分采器數(shù)量，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)配生產(chǎn)。