新型防排砂泵在曙光油田稠油區塊的應用

摘 要：曙光油田稠油油藏本身膠結程度較差、巖性較疏松，高強度頻繁注汽吞吐后，又加速了地層膠結物的破壞，從而造成油井出砂嚴重。作為治理油井出砂的主要手段的傳統防砂技術，在一定程度上會使得油層滲透率降低，因此在地層壓力逐年降低的稠油老區應用過程中遇到了砂防住了，油也難產出的問題。針對這一突出矛盾，改變思路，由單純防砂生產變為防排砂生產，研究應用了新型防排砂泵，有效改善了稠油老區出砂井生產效果，降低了措施投入，取得了良好的經濟及社會效益。

關鍵詞：曙光油田；稠油；出砂；機械防排砂

中圖分類號：TE358 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）35-0178-01

曙光油田普通稠油于1986年開始投入開發，主要分布在曙一區的沙三段和沙四段，原油密度0.9048～0.9787 g/cm3，原油粘度110.07～28 092 MPa·s。目前已經進入開發中后期，油井出砂嚴重。造成油井出砂的主要原因主要有以下三個方面：

首先是油藏埋深較淺，壓實作用差，儲層巖石顆粒以點式接觸為主，膠結類型以孔隙式膠結為主，因此膠結程度較差、巖性較疏松。其次多年來的高強度頻繁注汽吞吐，使得儲層表面受到強烈的洗刷，儲架結構受到嚴重破壞。最后經過鍋爐加溫后流出的液體PH值為12.5左右。這種堿性介質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，而且對地層巖石產生漸進的溶蝕作用。隨著PH值不斷升高，地下深處孔隙水PH值增高，使得Si，Al，Na，K等造巖元素轉入溶液，引起物質在分配，導致石英，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構遭到嚴重破壞，從而造成注汽及采油過程中的顆粒運移。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重而無法開采，嚴重制約曙光普通稠油的開發。

1 傳統防砂技術不適應性分析

隨著防砂技術不斷地趨于完善和成熟，逐步形成了化學防砂和機械防砂兩大類。

①機械防砂：常見的機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，作業成本低，易于操作等優點。但是對于曙光稠油老區出砂較為嚴重，長時間防砂生產后，易造成砂埋管柱或防砂工具被堵塞，需要大修作業處理井筒，使得措施成本增加。

②化學防砂：主要是使用化學藥劑把疏松的巖石顆粒或充填到地層的礫石膠結起來，從而形成具有一定強度和滲透率的人工井壁，達到緩解油層出砂的目的。但是化學防砂形成的“人工濾網”在一定程度上會降低油層滲透率。而我廠稠油老區油井普遍存在低壓力、高周期、低產能等問題，以杜48塊為例：原始地層壓力10.8 MPa，目前壓力1.02 MPa，總壓降9.77 MPa。在實施化學防砂后，地層滲透率的進一步損失，嚴重影響了油井產能正常發揮。

2 新型防排砂泵

2.1 新型防排砂泵結構組成

新型防排砂泵主要由三部分組成：雙筒攪動式沉砂泵、金屬割縫篩管、沉砂尾管。如附圖1所示。

2.2 新型防排砂泵工作原理

雙筒攪動式沉砂泵將傳統的柱塞往復運動變成了泵筒上下往復運動，把柱塞總成變成了固定裝置。在泵的抽吸過程中泵筒由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入泵筒及柱塞的摩擦副中，柱塞上開有螺旋旋轉槽可把流體的直向運動變成旋轉運動，可阻止砂粒進入柱塞和泵筒間，從而有效防止砂卡的發生。泵下連接的金屬割縫篩管能阻擋較大砂礫進入泵內。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 新型防排砂泵在稠油區塊應用可行性分析

曙光普通稠油老區出砂井的特點是油稠、低產。油稠致使原油在地層滲流中對砂粒的攜拽能力強。低產致使流體在油管內垂向流速低，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出砂特點，進行了以下幾方面結構設計優化使其適合老區低產稠油出砂油井應用：

①工作時是泵筒上下往復運動，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入泵筒及柱塞的摩擦副中，有效緩解砂卡問題，同時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行儲存，防止砂粒在泵上的沉積，解決了生產過程中或臨時停井造成砂埋泵問題。

④新型環封式柱塞密集的環形溝槽結構，改變溶液在常規泵的縫隙中只受剪切力作用為三相流動，同時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。環封式柱塞結構如圖2所示。

4 現場應用情況及效果分析

截止2013年底，新型防排砂泵技術累計在曙光油田稠油區塊應用實施86井次，投入資金111.8萬元。采用防排砂泵技術后，平均延長油井檢泵周期95 d，生產效果得到明顯改善，與實施化學防砂技術的前一周期對比，措施增產達到8 013.1 t。另外，防排砂泵平均單井措施費僅為1.3萬元，而高溫固砂等化學防砂單井費用平均3萬元，單井即可節約措施費用1.7萬元，取得了顯著經濟和社會效益。

5 結論及下一步打算

①新型防排砂泵結構設計合理，能有效地解決砂卡、砂磨、砂埋的危害，防砂的時候達到保護油層的目的，適合低產、低壓的曙光稠油老區塊應用。

②新型防排砂泵施工簡單、成本低、安全可靠，給稠油老區防砂開辟了新的思路。

③下一步摸索不同區塊出砂井的出砂規律，根據區塊出砂粒徑大小不同，粘度、綜合含水的差異，設計不同直徑的金屬割縫篩管，達到既能過濾地層砂，又不影響深井泵供液能力的目的。

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