抽油泵提液倍增器在稠油油藏的應用

朱肅華（遼河油田公司質量節能管理部）

抽油泵提液倍增器在稠油油藏的應用

朱肅華（遼河油田公司質量節能管理部）

稠油油藏在注蒸汽吞吐生產中，由于溫度的降低黏度逐漸增大，造成了流動阻力增大、原油入泵困難、抽油泵泵效降低，影響了抽油井系統效率，增大了能耗。提液倍增器技術通過混合井中流體、提高流體瞬間線速的方法，降低了流體黏度、減少了磨阻，增加了液體的進泵能力，在六、九區試點應用18口井，平均泵效提高4.1個百分點，年累計增液9944 t，節電4880 kWh。

稠油油藏提液倍增器結構原理技術應用

目前新疆油田稠油井數已接近15 000口，平均系統效率為11.2%，節能達標率僅為29%，產液量低是造成稠油井能耗高、節能達標率低的主要原因，為降低稠油井能耗，優選了抽油泵提液倍增器技術在六、九區稠油油藏進行試點應用，測試結果顯示該技術提液效果明顯，產液單耗下降20%以上。

1 稠油油藏現狀

六、九區為淺層稠油，油藏中部埋深150～500 m，平均含油飽和度64%，原始油層溫度17～19.2℃。原油黏度平面差異性大，20℃地面脫氣原油黏度在2000～200×104mPa·s之間。黏溫反應敏感，主要采用蒸汽吞吐和蒸汽驅方式生產。由于原油性質特殊，黏度較大，在超稠油注蒸汽吞吐生產中，溫度降低導致原油黏度上升，造成了流動阻力增大，原油入泵困難，抽油泵泵效低，影響了單井生產周期和周期產油量。蒸汽吞吐井泵效調查顯示，井下抽油泵平均泵效為27.94%，且檢泵周期短，單井產量低。

2 抽油泵提液倍增器結構及原理

提液倍增器安裝在抽油泵底端，從下到上主要由三個部分組成，見圖1。防脫氣降阻力篩管、螺旋導流器、流速變送器。

圖1 提液倍增器結構

2.1防脫氣降阻力篩管斜孔設計，降低滑脫損失

目前井下常用篩管入口均為直流孔，當產出液由不同角度進入直流孔段時，會發生碰撞，然后改變90°角流向，進入泵筒。在碰撞過程中，產出液分子內部氣體脫出，在固定閥底部形成氣膜，容易造成氣鎖。當固定閥打開時，氣體首先進泵，占據抽油泵大部分空間，使液體進泵量少，影響泵效。同時，因產出液碰撞和改變流向消耗部分能量，加大了滑脫損失，也會影響油井泵效。防脫氣降阻力篩管的進液孔設計為15°斜角，見圖2，液體進泵不需改變流向，阻力和滑脫損失小，防脫氣，固定閥底部不會形成氣鎖。

2.2螺旋導流器改變流體流態，降低摩阻

原油中的膠質是影響原油黏度的主要物質，膠質含量越高，原油黏度越大。六、九區淺層稠油油藏產出原油中的膠質、瀝青質、環烷酸及粘土等是良好的天然乳化劑，它們極易吸附于油水界面，形成一層穩定的W/O黏膜，該粘膜導致油水界面張力增大，并阻止水滴聚集，從而使含水原油黏度增大，油流阻力增加。舉升過程中，由于液體晶核之間、液體與管壁之間的摩擦阻力增大，線速度降低，液體上升速度慢，導致泵效低。

圖2 防脫氣降阻力篩管

螺旋導流器采用入口大、出口小設計，內有360°旋轉導流槽，見圖3，當混合液進入導流器后，在地層壓力及導流槽的作用下，液體旋轉上升，使油、氣、水混合并聚集于小出口。從而改變液體流態，使原段塞流、環狀流、霧狀流、層流等經過螺旋導流槽后形成混合流。混合后利用油水密度差、氣液密度差降低摩阻，增加液體線流速度，同時，液體旋轉后，形成渦流剪切力，將液體中蠟質小晶體切碎，降低摩阻。2.3流速變送器提高流體瞬間線速度，加大液體進泵量

圖3 螺旋導流器

流體力學試驗中心以油井沉沒度50 m，地層壓力0.5 MPa，日產液量5 t，2■8 in油管內徑（Φ62 mm)為過流通道進行室內試驗，試驗結果顯示，在不計各種損失情況下，每分鐘液體揚程只有1.12 m；而流速變送器，見圖4。在同等壓力下，經無能耗液壓組件，通過反復變徑，壓能與動能多次轉變，可提高液體聚焦力，加快液體瞬間線速度，使液體形成射流，加大了液體沖擊力，液體瞬間線速度（揚程）達到6～9 m，見圖5，但流量未發生變化。抽油泵的固定閥開閉時間是一定值，流速變送器通過提高流體瞬間線速度使液體產生射流作用，相當于提前打開和延緩關閉了抽油泵固定閥，形成液體射流進泵的效果，加快了液體進泵速度和進泵量，達到了提高泵效的目的。

圖4 流速變送器

圖5 流速變送器使用前后揚程對比

3 現場應用

在六區、九區試驗應用了抽油泵提液倍增器技術18口井，統計安裝井前后生產數據，見表1，可看出該技術提液效果顯著，安裝井累積增液9644 t，泵效由措施前的平均30.3%提高到措施后的34.4%，泵效提高了4.1個百分點；18口井中有12口井增液，6口井沒有達到增液的效果，措施有效率為75%。

分析部分井未增液原因是：六、九區原油黏度對溫度非常敏感，儲層屬于強非均質儲層，井間差異大，油層膠結疏松，易發生汽竄、出砂現象，造成抽油泵砂卡、管柱砂埋、油管穿孔、泵閥球變形等問題，影響了措施效果，因此，抽油泵提液倍增器不適用于汽竄、出砂嚴重的井。

表1 抽油泵提液倍增器實施效果統計

4 效益分析

安裝提液倍增器后，因及時排液，降低了井筒積液，在一定程度上可以提高注汽效率，達到增油的效果；同時油井增液后提高了泵效，可有效地減少油井空抽和抽油桿干偏現象，據統計安裝后平均檢泵周期延長了60天，單井節約修井費用5000元。

據測試，一輪次稠油吞吐井產液單耗在1.86～12.92 kWh/t之間，平均產液單耗7.39 kWh/t，安裝提液倍增器后，產液單耗在1.21～10.92 kWh/t之間，平均6.06 kWh/t，節能率為21.9%，按單井平均一年兩個輪次產液3000 t，電費0.68元/kWh計算，全年單井節電4880 kWh，節約電費3318元。

5 結論與認識

1）抽油泵提液倍增器具有提高液體瞬間線速度，加快液體流動，提高泵充滿系數的技術特點，在一定黏度范圍內能有效地改善稠油生產效果，提高單井產液量，降低產液單耗。

2）抽油泵提液倍增器對于黏度較低、供液能力較充足的井應用效果較好，對超稠油井也有一定的改善效果，但對汽竄、出砂嚴重的井適用性較差。

10.3969/j.issn.2095-1493.2014.007.003

2014-04-29）

朱肅華，2007年畢業于中國石油大學（石油工程專業），從事化工檢驗工作，E-mail：maqiang-jmgs@petrochina.com.cn，地址：遼寧省盤錦市興隆臺區遼河油田質量節能管理部，124010。