稠油出砂冷采井筒攜砂舉升工藝優(yōu)化研究

徐巖光

摘 ?要：稠油出砂冷采工藝適用于膠結(jié)疏松、埋藏淺油藏，螺桿泵系統(tǒng)可以滿足該項工藝的舉升要求。螺桿泵各部分配套設(shè)備參數(shù)的確定對舉升系統(tǒng)效率有著重要影響。本文通過研究國內(nèi)應(yīng)用該項技術(shù)的實例，總結(jié)了如何設(shè)計螺桿泵井下泵及管桿部分、配套工具、地面驅(qū)動裝置等技術(shù)參數(shù)的方法，通過螺桿泵舉升技術(shù)的應(yīng)用效果說明了該技術(shù)成熟可靠，適合稠油出砂冷采。

關(guān)鍵字：出砂冷采;螺桿泵系統(tǒng);系統(tǒng)效率;技術(shù)參數(shù)

稠油出砂冷采的主要機理是大量出砂形成蚯蚓洞網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)定的泡沫油流動。原油粘度高，攜砂能力強，生產(chǎn)時使地層砂粒一起產(chǎn)出，在疏松油層中形成蚯蚓洞網(wǎng)絡(luò)，提高原油的流動能力。

1螺桿泵舉升系統(tǒng)參數(shù)選擇

稠油出砂冷采舉升工藝普遍采用地面電動機皮帶傳動螺桿泵采油系統(tǒng)，其主要配套設(shè)備由三個部分組成，井下泵及管柱部分、配套工具部分、地面驅(qū)動裝置及電控部分。合理優(yōu)選各個參數(shù)可以有效提高出砂冷采效率。

1.1井下泵及管柱部分

（1）井下螺桿泵

螺桿泵抽油系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備是井下螺桿泵，國內(nèi)現(xiàn)場試驗說明，只有高攜砂量螺桿泵才能滿足出砂冷采需要，故選用進(jìn)口高攜砂量螺桿泵。

①螺桿泵排量確定

確定排量的原則：出砂冷采要求生產(chǎn)壓差最好能放到最大;根據(jù)油井油層性質(zhì)、出砂冷采試驗井的生產(chǎn)情況，預(yù)測激勵出砂冷采井初期產(chǎn)量在4-35m3/d;從進(jìn)口螺桿泵出廠隨機帶的說明書看，舉升揚程400-600米時，泵效65-70%;螺桿泵一般采用中低轉(zhuǎn)速50-150r/min，在生產(chǎn)時可上下調(diào)整泵的轉(zhuǎn)速，以改變泵的排量。

②螺桿泵揚程確定

考慮螺桿泵的揚程受原油液體粘度、含砂量的影響，需要舉升揚程相對高。按設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，最大揚程應(yīng)為967m，最小702m，考慮含砂變化增大沿程摩阻，同時留有一定的揚程儲備，以確保隨著生產(chǎn)時間增加，井下螺桿泵磨損，需增加舉升能力。

（2）抽油桿

抽油桿設(shè)計原則是所選用抽油桿許用扭矩必須大于工作扭矩，而且有1.2左右的安全系數(shù)。

（3）油管

φ73mm油管與φ25mm油桿配合，油桿接箍處環(huán)空面積小，即6.4cm2，現(xiàn)場正沖洗時，壓力達(dá)到15MPa仍不能洗通，而φ88.9mm油管與φ25mm油桿接箍處環(huán)形面積為21.6cm2，在5MPa壓力時即可完成洗井施工。

（4）井口

驅(qū)動頭與井口采用法蘭連接是目前最可靠的連接方式，采用7″簡易150型井口，同時考慮出砂冷采環(huán)空測試的需要，在井口法蘭下部設(shè)計了偏心測試頭。

（5）光桿

依據(jù)生產(chǎn)時扭矩要求和日常管理經(jīng)常提出轉(zhuǎn)子沖洗需要，選定φ32mm/10m長的光桿。

1.2配套工具部分

螺桿泵井下配套工具主要有油管扭力錨、抽油桿防脫器及桿、管扶正器，套保油田油井是淺直井，螺桿泵轉(zhuǎn)速較低，所以抽油桿防脫器及桿、管扶正器沒有使用，現(xiàn)場沒有桿管偏磨及倒轉(zhuǎn)脫扣現(xiàn)象發(fā)生。

1.3地面驅(qū)動裝置及電控部分

地面驅(qū)動裝置將動力傳遞給井下泵轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子實現(xiàn)行星運動。主要包括：電機、傳動皮帶、減速箱、盤根盒、電控箱五部分。螺桿泵地面驅(qū)動裝置的選擇除考慮與井口連接及減速比等因素外，更重要的是要考慮驅(qū)動頭電機功率的承載能力。

（1）電機功率設(shè)計

常規(guī)設(shè)計推薦電機皮帶傳遞效率取0.8;驅(qū)動頭，包括光桿、盤根的磨擦機械效率取0.85，從此表計算可知，最大排量在15m3/d的油井需5.23KW電機可滿足現(xiàn)場需要。與之比較接近的是5.5KW規(guī)格，故最大排量在15m3/d以下的油井選用5.5KW電機，最大排量在15-25m3/d的油井選用7.5KW電機，25m3/d以上的油井選用11KW電機。

（2）電控箱

電控箱控制電機的啟動、停止，配備比電機功率略大一級的變頻裝置，以備激勵出砂時頻繁調(diào)整排量的需要，并具有過載、欠載自動停機保護(hù)，防止抽油桿斷脫和干磨事故發(fā)生。

2螺桿泵舉升工藝的應(yīng)用效果

套保油田是國內(nèi)使用出砂冷采的典型稠油油藏，自2000年3月試驗螺桿泵做為稠油的舉升配套技術(shù)以來，對井下泵的選擇，井下泵的下入位置，桿管組合，井下泵的錨定工具等經(jīng)歷了反反復(fù)復(fù)的試驗，螺桿泵舉升工藝經(jīng)過2003年54口井的礦場出砂冷采應(yīng)用試驗，結(jié)果表明：這套舉升工藝滿足套保稠油出砂冷采技術(shù)的需要，為吉林油區(qū)在稠油資源有效動用提供了技術(shù)保障。

3總結(jié)

在應(yīng)用中對此項技術(shù)有如下幾點認(rèn)識：

第一、螺桿泵舉升系統(tǒng)是最好的稠油舉升設(shè)備，出砂冷采必須采用高攜砂性能的螺桿泵，它適合泵送高粘原油，而不受原油中含砂量的限制。

第二、螺桿泵舉升系統(tǒng)現(xiàn)場試驗表明，含砂量增大，設(shè)計稠油出砂冷采井的地面驅(qū)動設(shè)備的功率必須比常規(guī)設(shè)計大。

第三、螺桿泵舉升系統(tǒng)中的井下桿、管組合必須滿足高攜砂要求。

第四、螺桿泵舉升系統(tǒng)中井下螺桿泵的吸入口下入位置在油層射孔底界下1米以內(nèi)，確保最大生產(chǎn)壓差，而又不被砂埋。

第五、螺桿泵舉升系統(tǒng)中電控箱必須配備變頻器，調(diào)整排量簡單、迅速。螺桿泵的排量與轉(zhuǎn)速成正比，只要旋轉(zhuǎn)調(diào)速旋鈕就可以實現(xiàn)無級的變速，可精確調(diào)整油井排量。