一種低成本長效分層采油技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用

孫麗英 葉勤友 孫 偉

（吉林油田油氣工程研究院 吉林松原 138000）

隨著油田開發(fā)進入中后期，油水關(guān)系進一步復(fù)雜，層間矛盾進一步突出。傳統(tǒng)分采泵分層采油管柱在應(yīng)用中暴露出不適應(yīng)性：一是傳統(tǒng)分采泵分采管柱由于結(jié)構(gòu)限制，只能采用壓重式封隔器，坐封導(dǎo)致管柱受壓彎曲。并且在抽汲過程中，中性點以下管柱始終處于壓縮彎曲狀態(tài)，加劇了柱塞與泵筒及油桿與油管間的偏磨，綜合表現(xiàn)為桿斷、桿脫、管漏事故發(fā)生率高，檢泵周期短，導(dǎo)致免修期變短。二是地層出砂，傳統(tǒng)分采管柱防砂措施少，增加砂卡泵筒、砂卡封隔器事故的發(fā)生，導(dǎo)致免修期變短。三是中深井時，壓重式封隔器坐封難度增加。針對上述問題，開展了低成本長效防磨防砂分采管柱研發(fā)。

1 低成本長效分層采油管柱技術(shù)特點

1.1 管柱組成與功能

該分采管柱由新型分采泵、防轉(zhuǎn)伸縮補償裝置、安全接頭、液壓封隔器、定壓凡爾、除泥沉砂裝置、絲堵等組成（圖1）。各關(guān)鍵工具功能如下：

（1）液壓封隔器：起到封隔環(huán)空，隔開生產(chǎn)層的作用。坐封方式為打壓坐封，避免了壓重封隔器坐封時對管柱的壓力作用。

（2）新型分采泵：有兩套進油和出油閥組，分別對應(yīng)不同層位，保證不同層液體在抽汲過程中由不同的液流通道被舉升到油管中，互不干擾，實現(xiàn)分層開采。

（3）防轉(zhuǎn)伸縮補償裝置：工作時，上下接頭可相對伸縮，改善管柱受力狀態(tài)，保護下部封隔器不受管柱蠕動影響而失效。

（4）安全接頭：管柱起出時一旦遇卡，可旋轉(zhuǎn)脫開，安全打撈。

（5）定壓凡爾：配合液壓封隔器坐封使用。

（6）除泥沉砂裝置：下層流體由除泥沉砂裝置流進下泵進液閥，對下層流體起到濾砂除垢的作用。

1.2 基本原理

低成本長效分層采油管柱原理是：不使用常規(guī)管式泵，采用新型防砂分采泵。管柱下到預(yù)定位置，液壓封隔器封隔油套環(huán)空，隔開有壓力干擾的油層，形成兩套壓力系統(tǒng)。生產(chǎn)時，不同層液體分別流經(jīng)新型分采泵內(nèi)不同流道被舉升，上層液從分采泵側(cè)向閥進入泵筒與中心管的環(huán)空最終進入上泵筒，下層液從分采泵底部凡爾進入泵的下泵筒，互不干擾，實現(xiàn)分層開采。液壓封隔器坐封避免了壓重封隔器坐封過程導(dǎo)致管柱受壓彎曲的弊端。

1.3 設(shè)計原則

傳統(tǒng)分采管柱由于分采泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)，不能實現(xiàn)導(dǎo)壓過液，配套封隔器只能使用壓重封隔器，致使管柱在坐封過程、抽汲過程中受壓彎曲。并且傳統(tǒng)分采管柱蠕動易解封、管柱偏磨問題已經(jīng)成為滯約發(fā)展及推廣的關(guān)鍵難題。針對問題癥結(jié)，通過論證從工藝及管柱總體配套工具上著手改進設(shè)計。

（1）新型分采泵結(jié)構(gòu)改進，可實現(xiàn)打壓坐封，實現(xiàn)了配套應(yīng)用液壓封隔器。

（2）研發(fā)的新型液壓封隔器（Y441）和防轉(zhuǎn)伸縮裝置結(jié)合使用，解決了管柱受壓彎曲產(chǎn)生偏磨，并消除了抽汲過程中管柱受摩擦力產(chǎn)生的伸長或縮短變形量。

（3）針對上下層進液口，設(shè)計了防砂濾罩和除泥沉砂器，起到濾砂除垢的作用。

（4）液壓封隔器坐封、錨定簡單可靠，可用于機械式封隔器坐封困難井的卡封。

1.4 關(guān)鍵工具——新型分采泵

新型分采泵包括上泵和下泵，由上泵筒總成、柱塞總成、下泵筒總成、分流閥總成、導(dǎo)壓過液總成、橋式雙通道進液總成、排液閥組總成、防砂機構(gòu)等組成。具有導(dǎo)壓過液、抽汲不同分采層段流體、舉升流體、濾砂除垢防砂進泵筒等作用。

工作原理：封隔器坐封前，下泵進液閥組處于常開狀態(tài)，起到導(dǎo)壓過液作用。坐封后柱塞碰撞復(fù)位。生產(chǎn)時兩個吸入凡爾分別抽汲分采上層和下層，上層產(chǎn)液通過橋式分流閥側(cè)向進液口進入中心管，經(jīng)雙流接頭變道從外筒與下泵筒環(huán)空流過進入上泵筒，下層產(chǎn)液經(jīng)篩管、除泥沉砂器從下泵進液閥進入，經(jīng)雙流接頭變道進入中心管內(nèi)直達下泵筒。當(dāng)柱塞上下運動時，串聯(lián)的兩級活塞作同步運動，在上泵游動閥和上泵固定閥之間，以及下泵游動閥和下泵固定閥之間形成兩個容腔。上沖程時，上、下游動閥由于油管內(nèi)液柱壓力作用關(guān)閉并排液，同時容腔容積增大，壓力降低，固定閥打開，兩層液體分別進入泵內(nèi)各腔，互不干擾。下沖程時，固定閥關(guān)閉，兩層液體由各自出油閥排出，在上泵筒內(nèi)混合，由總出油閥排出。

2 現(xiàn)場試驗

經(jīng)過充分準(zhǔn)備，2016年8月在英臺采油廠現(xiàn)場試驗6口井。現(xiàn)選取其中方+502-3進行典型井分析。該井屬英臺采油廠四隊油井。2008年新井壓裂投產(chǎn)，動用74/20小層和48/10小層，根據(jù)測壓資料和地質(zhì)資料判斷，兩層間存在層間干擾。

該井措施前：日產(chǎn)液31.8噸，日產(chǎn)油1.21噸，含水96.2%，措施前為φ56mm泵。根據(jù)該井分層測產(chǎn)資料分析，高壓層主要是產(chǎn)水層，受抑低壓層日產(chǎn)量只有5方左右。為了穩(wěn)油控水，減少無效水循環(huán)，降低油水分離成本，綜合分析選擇泵型為φ44/32mm的分采泵即可滿足分采需求。

該井措施后，日產(chǎn)液控制在21噸左右，最高日產(chǎn)油達3噸。截至11月16日，日產(chǎn)油仍穩(wěn)定在2.04噸，含水降達到91%左右。

3 結(jié)論

（1）對比結(jié)果：產(chǎn)油上升、含水降低。達到預(yù)期的穩(wěn)油控水的分采效果。

（2）措施后示功圖正常，低壓產(chǎn)層由于不受抑制，能量得到釋放，功圖甚至出現(xiàn)連抽帶噴態(tài)勢。

綜合看來，低成本高效分層采油管柱具有成本低、操作簡便、分層效果準(zhǔn)確可靠的優(yōu)點，相信經(jīng)過不斷的完善改進，在不久的將來必將為注水開發(fā)油田提高油井采收率發(fā)揮重要的作用。