防排砂泵在曙光油田稠油區(qū)塊的應(yīng)用

任寶成

摘要：曙光油田稠油油藏本身膠結(jié)程度較差、巖性較疏松，高強(qiáng)度頻繁注汽吞吐后，又加速了地層膠結(jié)物的破壞，從而造成油井出砂嚴(yán)重。傳統(tǒng)防砂技術(shù)，在一定程度上會損害油層滲透率，影響油井產(chǎn)能。針對這一突出矛盾，改變思路，由單純防砂生產(chǎn)變?yōu)榉琅派吧a(chǎn)，研究應(yīng)用了新型防排砂泵，有效改善了稠油老區(qū)出砂井生產(chǎn)效果，降低了措施投入，取得了良好的經(jīng)濟(jì)及社會效益。

關(guān)鍵詞：曙光油田;稠油;出砂;防排砂泵

曙三區(qū)位于遼河斷陷盆地西部凹陷西斜坡中段杜犯斷層上升盤，開發(fā)目的層為下第三系沙河街組四段杜家臺油層，油層埋深為950-1700m，總體形態(tài)是在斜坡背景上發(fā)育起來的斷鼻構(gòu)造。曙三區(qū)是曙光油田主力區(qū)塊之一，從開發(fā)至今，出砂一直是制約油藏高效開發(fā)的一個(gè)關(guān)鍵因素。地層出砂是由井底附近巖層結(jié)構(gòu)破壞引起的。油井受出砂影響后，砂埋泵、砂卡泵、泵漏檢泵周期短等問題突出，甚至有些油井因出砂嚴(yán)重而無法開采，嚴(yán)重制約曙光普通稠油的開發(fā)。曙光油田通過幾十年的防砂、治砂經(jīng)驗(yàn)的積累，防砂工藝日趨成熟。

1出砂原因分析

首先是油藏埋深較淺，壓實(shí)作用差，儲層巖石顆粒以點(diǎn)式接觸為主，膠結(jié)類型以孔隙式膠結(jié)為主，因此膠結(jié)程度較差、巖性較疏松。其次多年來的高強(qiáng)度頻繁注汽吞葉，使得儲層表面受到強(qiáng)烈的洗刷，儲架結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重破壞。最后經(jīng)過鍋爐加溫后流出的液體PH值為12.5左右。這種堿性介質(zhì)在高溫高壓下注入地層，在吞吐過程中，不但改變巖石的潤濕性，而且對地層巖石產(chǎn)生漸進(jìn)的溶蝕作用。隨著PH值不斷升高，地下深處孔隙水PH值增高，使Na，K等造巖元素轉(zhuǎn)入溶液，導(dǎo)致石英，長石，巖屑和粘土礦物大量溶解，使得井底附近地層的骨架結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞，從而造成注汽及采油過程中的顆粒運(yùn)移。

2傳統(tǒng)防砂技術(shù)不適應(yīng)性分析

隨著防砂技術(shù)不斷地趨于完善和成熟，逐步形成了機(jī)械防砂、化學(xué)防砂礫石充填防砂幾種類型。

2.1機(jī)械防砂：

常見的機(jī)械防砂主要有濾砂管防砂和礫石充填防砂。該類型防砂具有施工簡單，作業(yè)成本低，易于操作等優(yōu)點(diǎn)。但是對于曙光稠油老區(qū)出砂較為嚴(yán)重，長時(shí)間防砂生產(chǎn)后，易造成砂埋管柱或防砂工具被堵塞，需要大修作業(yè)處理井筒，使得措施成本增加。

2.2化學(xué)防砂：

主要是使用化學(xué)藥劑把疏松的巖石顆?；虺涮畹降貙拥牡[石膠結(jié)起來，從而形成具有一定強(qiáng)度和滲透率的人工井壁，達(dá)到緩解油層出砂的目的。但是化學(xué)防砂形成的“人工濾網(wǎng)”在一定程度上會降低油層滲透率。稠油老區(qū)油井普遍存在低壓力、高周期、低產(chǎn)能等問題，以杜84塊為例：原始地層壓力10.8MPa目前壓力2.6MPa，總壓降8.2MPa。在實(shí)施化學(xué)防砂后，地層滲透率的進(jìn)一步損失，嚴(yán)重影響了油井產(chǎn)能正常發(fā)揮。

2.3礫石充填防砂

礫石充填防砂工藝?yán)靡惑w化管柱首先在管外油層進(jìn)行擠壓充填，在井筒周圍形成一定厚度的充填砂體，然后在管內(nèi)進(jìn)行循環(huán)充填，形成篩套環(huán)空礫石層。由于管外充填礫石提高了井筒附近地層的滲透性，管外、管內(nèi)礫石層又是很好的擋砂屏障，因此高壓礫石充填防砂的擋砂效果較好，并且可以提高井筒周圍地層的滲流能力。礫石充填防砂是一種有效的防砂手段，但是其施工工序復(fù)雜，施工費(fèi)用高，不能普遍應(yīng)用。

3新型防排砂泵

3.1新型防排砂泵結(jié)構(gòu)組成

新型防排砂泵主要山三部分組成：雙筒攪動式沉砂泵、金屬割縫篩管、沉砂尾管，如附圖1。

3.2新型防排砂泵工作原理

雙筒攪動式沉砂泵將傳統(tǒng)的柱塞往復(fù)運(yùn)動變成了泵筒上下往復(fù)運(yùn)動，把柱塞總成變成了固定裝置。在泵的抽吸過程中泵筒山抽油桿帶動上下攪動泵外液體使泵外砂粒不沉淀，入泵流體及砂粒被泵上凡爾擋住不能進(jìn)入泵筒及柱塞的摩擦副中，柱塞上開有螺旋旋轉(zhuǎn)槽可把流體的直向運(yùn)動變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，可阻比砂粒進(jìn)入柱塞和泵筒間，從而有效防比砂卡的發(fā)生。泵下連接的金屬割縫篩管能阻擋較大砂礫進(jìn)入泵內(nèi)。沉砂尾管可儲存將來自泵上的沉積砂，避免砂埋泵，造成泵工作失效。

3.3新型防排砂泵在稠油區(qū)塊應(yīng)用可行性分析

曙光普通稠油老區(qū)出砂井的特點(diǎn)是油稠、低產(chǎn)。油稠致使原油在地層滲流中對砂粒的攜砂能力強(qiáng)。低產(chǎn)致使流體在油管內(nèi)垂向流速低，液流攜砂能力差，粒徑相對較大的砂粒會逐漸下沉至泵管底部，最后在泵上堆積卡泵。

新型防排砂泵針對稠油老區(qū)出砂特點(diǎn)，進(jìn)行了以下兒方面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化使其適合老區(qū)低產(chǎn)稠油出砂油井應(yīng)用：

（1）工作時(shí)是泵筒上下往復(fù)運(yùn)動，因此在泵的抽吸過程中泵筒在抽油桿帶動下攪動泵外液體使泵外砂粒不沉淀，解決低產(chǎn)稠油井液流攜砂能力差的問題。

（2）入泵流體及砂粒被泵上凡爾擋住不能進(jìn)入泵筒及柱塞的摩擦副中，有效緩解砂卡問題，同時(shí)也避免了砂粒對柱塞和泵筒磨損而引起的泵效降低。

（3）沉砂尾管對于液流中因自身重力存在而從液流中分離出來的較大砂粒進(jìn)行儲存，防比砂粒在泵上的沉積，解決了生產(chǎn)過程中或臨時(shí)停井造成砂埋泵問題。

（4）新型環(huán)封式柱塞密集的環(huán)形溝槽結(jié)構(gòu)，改變?nèi)芤涸诔Ｒ?guī)泵的縫隙中只受剪切力作用為三相流動，同時(shí)使柱塞與泵筒的接觸面積減小，降低它們之間的摩阻，適合稠油粘度高、摩阻大特點(diǎn)。

4現(xiàn)場應(yīng)用情況及效果分析

截至2020年底，新型防排砂泵技術(shù)累計(jì)在曙光油田稠油區(qū)塊應(yīng)用實(shí)施206井次，投入資金250萬元。應(yīng)用防排砂泵技術(shù)后，平均延長油井檢泵周期85d，生產(chǎn)效果得到明顯改善，與實(shí)施化學(xué)防砂技術(shù)的前一周期對比，措施增產(chǎn)達(dá)到800t。防排砂泵平均單井措施費(fèi)僅為1.2萬元，而高溫固砂等化學(xué)防砂單井費(fèi)用平均3萬元，單井即可節(jié)約措施費(fèi)用1.8萬元，取得了顯著經(jīng)濟(jì)和社會效益。

5結(jié)論及建議

新型防排砂泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，能有效地解決砂卡、砂磨、砂埋的危害，防砂的時(shí)候達(dá)到保護(hù)油層的目的，適合低產(chǎn)、低壓的曙光稠油老區(qū)塊應(yīng)用。

新型防排砂泵施工簡單、成本低、安全可靠，給稠油老區(qū)防砂開辟了新的思路。

摸索不同區(qū)塊出砂井的出砂規(guī)律，根據(jù)區(qū)塊出砂粒徑大小不同，粘度、綜合含水的差異，設(shè)計(jì)不同直徑的金屬割縫篩管，達(dá)到既能過濾地層砂，又不影響深井泵供液能力的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 閆元.稠油開采防砂技術(shù)及相關(guān)影響因素[J].當(dāng)代化工研究.2021（01）.21-22

[2] 魏勇舟.稠油吞吐井防砂技術(shù)應(yīng)用及效果分析[J].內(nèi)蒙古石油化工.2015（04）.109-110