注采一體化管柱在超稠油井上的應(yīng)用

張瑞

摘要：超稠油開采主要應(yīng)用常規(guī)蒸汽吞吐生產(chǎn)方式， 由于超稠油井吞吐周期短，洗井液對(duì)油層造成冷傷害，下泵作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，周轉(zhuǎn)材料成本高，致使超稠油開采生產(chǎn)成本居高不下， 制約了超稠油區(qū)塊的效益開發(fā)。為此， 研制了注汽采油一體化管柱工藝， 該工藝在稠油生產(chǎn)過程中的應(yīng)用， 減少了吞吐、生產(chǎn)施工作業(yè)時(shí)間， 降低了作業(yè)費(fèi)用。

關(guān)鍵詞：一體化管柱;注采;超稠油

1 常規(guī)稠油蒸汽吞吐開采要經(jīng)過“ 注汽——燜井——放噴——洗、壓井——下泵——生產(chǎn)” 幾個(gè)過程。轉(zhuǎn)抽過程的作業(yè)對(duì)稠油的開采有諸多不利：一是放噴后不能盡快轉(zhuǎn)抽， 下泵作業(yè)導(dǎo)致熱損失較大， 并延長(zhǎng)了非生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間， 致使部分油井開井后生產(chǎn)效果較差， 周期短;二是作業(yè)過程洗井、壓井等工序易對(duì)油層造成冷傷害;三是作業(yè)施工量大， 作業(yè)成本高;四是工人作業(yè)環(huán)境危險(xiǎn)。五是超稠油區(qū)塊原油粘度高、吞吐周期較短，吞吐、下泵作業(yè)頻繁。針對(duì)以上問題， 在超稠油區(qū)塊實(shí)施了注采一體化管柱， 將原來的開采工藝縮減為“ 注汽——燜井——放噴——生產(chǎn)” 過程， 大大減少了作業(yè)施工工作量， 提高了生產(chǎn)時(shí)率，節(jié)約了作業(yè)成本及管桿周轉(zhuǎn)成本， 取得了良好的措施效果。

2注采一體化管柱的設(shè)計(jì)

2.1注采一體化管柱的結(jié)構(gòu)和工作原理

2.1.1注采一體化管柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

油管管柱設(shè)計(jì)：尾管+沉砂一次管柱泵+隔熱油管（φ114×76mm保溫管+環(huán)空充氮）十懸掛器組成。

抽油桿桿柱設(shè)計(jì)：活塞+抽油桿+光桿組成。

采油管柱與注汽管柱的根本區(qū)別在于沉砂一次管柱泵的活塞在注汽時(shí)是在注汽孔以下， 使得注汽通道打開。而采油時(shí)上提了防沖距， 從而使得活塞在生產(chǎn)時(shí)始終密封了注汽孔， 保證了原油順利流到井口。

2.1.2注采一體化管柱的工作原理

注汽時(shí)，該泵及抽油桿柱同注汽管柱同時(shí)下井，抽油桿柱到底后倒扣起出光桿，將注汽孔打開，即可注汽。注完汽轉(zhuǎn)抽時(shí)，對(duì)光桿上提桿柱，長(zhǎng)柱塞將注汽孔密封，即可轉(zhuǎn)抽生產(chǎn)。

2.2注采一體化管柱配套工藝

2.2.1沉砂一次管柱泵

注采一體化管柱的主體部分為沉砂一次管柱泵，該泵由短泵筒、長(zhǎng)柱塞、閥組等組成。

總體結(jié)構(gòu)采用長(zhǎng)柱塞、短泵筒結(jié)構(gòu)

泵柱塞上下兩頭始終露出泵筒兩端，從而防止砂粒進(jìn)入泵筒，避免了砂卡柱塞，減輕了柱塞、泵筒的磨損，提高了整泵的使用壽命。

（2）固定閥采用雙閥結(jié)構(gòu)

選用硬質(zhì)合金材料，密封性和耐磨性、耐沖刷能力得到提高。同時(shí)，泵閥結(jié)構(gòu)加入了具有扶正作用的復(fù)位彈簧，克服了井斜、稠油井抽油時(shí)產(chǎn)生的閥球關(guān)閉滯后和閥球偏落的問題。

（3）刮砂結(jié)構(gòu)采用金屬與碳纖維組合方式

利用金屬材質(zhì)的彈性和碳纖維的耐磨密封性，與柱塞零間隙配合，柱塞上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，刮掉柱塞表面的雜物并防止雜物進(jìn)入泵筒與柱塞間的間隙。

（4）注汽孔同時(shí)有泄油作用

在泵的1/3處開有注汽孔，注汽時(shí)，注汽孔露出，可注汽;生產(chǎn)時(shí)，長(zhǎng)柱塞將注汽孔密封，可生產(chǎn);檢泵時(shí)，注汽孔起到泄油器作用，且比泄油器更加安全可靠。

沉砂一次管柱泵工作原理：泵隨注汽管柱提前下入，注汽作業(yè)時(shí)，柱塞下放，泵筒上的注汽孔露出，從而使油管、套管連通，熱蒸汽通過注汽孔進(jìn)入泵筒與外工作筒環(huán)形空間，經(jīng)泵注入地層。注蒸汽后轉(zhuǎn)抽時(shí)，上提柱塞將注汽孔密封，抽油泵可正常抽油，實(shí)現(xiàn)了不動(dòng)管柱注采一體化。

2.2.2其它配套工藝

為了滿足注采一體化管柱工藝技術(shù)的注、采要求， 應(yīng)用了與之配套的井口裝置，φ114×76mm保溫管和環(huán)空充氮隔熱技術(shù)。

（1）注采井口

注采井口是既能注汽又能采油的不動(dòng)裝置。采用KR21-370L4小熱采井口。

（2）φ114×76mm保溫管

φ114×76mm保溫管能夠使井筒保溫，充分降低生產(chǎn)過程中的熱損失，有效降低摻油量，使超稠油順利舉升到地面。

（3）環(huán)空充氮保護(hù)套管工藝

在油井注汽前和注汽過程中， 通過專門的注氮設(shè)備從油套環(huán)空注人氮?dú)猓?使氮?dú)獬錆M油套環(huán)空， 由于氮?dú)獾膶?dǎo)熱系數(shù)小、隔熱性能好， 因此， 減少了注汽時(shí)的熱量損失， 起到減少熱量損失和保護(hù)套管的雙重目的。

3現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

2017年共計(jì)實(shí)施注采一體化管柱20井次，目前可對(duì)比井7井次，平均泵效由50%提高到51.5%，提高了1.5%，平均井口溫度由35℃提高到48.5℃，提高了13.5℃，平均參油量由2.7t/d降低到2.3t/d，降低了0.4t/d，由于提高了采油效率及減少了洗井液對(duì)地層的冷傷害，增產(chǎn)原油132t，見到了較好的措施效果。

4技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

（1）注采一體化管柱能夠縮短作業(yè)時(shí)間，避免洗壓井對(duì)地層的冷傷害及因起隔熱管和下泵造成的大量熱損失， 從而延長(zhǎng)生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)時(shí)率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

（2）對(duì)于周期短、低效油井， 注采一體化管柱能及時(shí)注汽及轉(zhuǎn)抽生產(chǎn)，減少生產(chǎn)過程中的熱損失， 加快生產(chǎn)運(yùn)行節(jié)奏， 有效的提高生產(chǎn)效果。

（3）沉砂一次管柱泵柱塞上下兩頭始終露出泵筒兩端，采用長(zhǎng)柱塞、短泵筒結(jié)構(gòu)，從而防止砂粒進(jìn)入泵筒，避免了砂卡柱塞，減輕了柱塞、泵筒的磨損，提高了整泵的使用壽命。

（4）沉砂一次管柱泵固定凡爾為雙級(jí)結(jié)構(gòu)，減少含砂井凡爾漏失。

5結(jié)論

針對(duì)超稠油蒸汽吞吐周期短，注汽、下泵作業(yè)頻繁的問題，在超稠油區(qū)塊實(shí)施了注采一體化管柱，將原來的開采工藝縮減為“注汽——燜井——放噴——生產(chǎn)”過程，大大減少了作業(yè)施工工作量，避免頻繁作業(yè)對(duì)地層造成的冷傷害，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約周轉(zhuǎn)材料成本，降低生產(chǎn)過程中的熱損失，延長(zhǎng)蒸汽吞吐周期，提高抽油時(shí)率，在超稠油井的效益開采中，具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。