渦流混合增效器在哈拉哈塘油田摻稀生產中的應用

黃世財 劉雙偉 張雪松 陶世軍 （中石油塔里木油田分公司塔北項目部庫爾勒 841000）

渦流混合增效器在哈拉哈塘油田摻稀生產中的應用

黃世財 劉雙偉 張雪松 陶世軍 （中石油塔里木油田分公司塔北項目部庫爾勒 841000）

隨著世界經濟的發展，能源供求日趨緊張的矛盾日益突出，我國稠油資源豐富，如何高效開發利用稠油資源是我們面臨的難題。哈拉哈塘油田東北部為稠油油藏，粘度大，流動性差，主要采用摻稀降粘的工藝，由于稀油和稠油在井筒內混合不均勻，出現了一些稠油上返現象，同時導致機采井出現卡泵、欠載停泵、過載停泵等問題，制約了檢泵周期的提高，影響了油田正常生產。渦流混合增效器設計原理是利用渦流和慣性原理，實現稀油和稠油的的均勻混合，避免出現段塞狀稠油。本文以某15-2井為例，簡要介紹了渦流混合增效器在哈拉哈塘油田摻稀生產中的成功應用。

稠油；摻稀降粘；渦流混合增效器引言

哈拉哈塘油田碳酸鹽巖油藏埋深6500-7000m，原始地層壓力達70～76M Pa，平均壓力系數1.13，油藏溫度155～170℃，地溫梯度2.41℃/100m，為常溫常壓油藏。受生物降解作用和構造運動等綜合因素影響，原油物性區域差異性大，原油密度由西南向東北逐漸變高，粘度逐漸變大，東北部某7井區為典型的稠油油藏，原油密度密度0.9130-1.058g/cm3，50℃粘度621mPa.s以上，含蠟量1～12%，膠質含量0.12～14.41%，瀝青質含量在8.5%～21.84%。截止2013年底，哈拉哈塘稠油生產井18口，占生產井總數12%，均采用摻稀降粘生產方式，由于稀油和稠油在井筒內混合不均勻，容易形成段塞流，造成自噴井稠油堵塞，機采井卡泵、欠載停泵、過載停泵等問題，影響了油田正常生產。針對摻稀生產過程中出現的問題，研制了渦流混合增效器，并成功應用于稠油摻稀生產。

一、渦輪混合增效器的原理和結構特點

1.哈拉哈塘油田稠油井生產現狀

哈拉哈塘油田稠油生產井18口，均采用的是摻稀降粘工藝。通過油管或油套環空向油井底部注入稀油,使稀油和地層產出的稠油充分混合,從而降低稠油粘度和稠油液柱壓力及稠油流動阻力,

增大井底生產壓差,使油井恢復自噴或實現機械采油的條件。一般當稠油和稀油的粘度指數接近時,

混合油粘度符合下式:

式中，u混、u稀、u稠分別為混合油、稀油及稠油在同一溫度的粘度，單位：mPa·s；x為稀油的質量分數。

自噴生產井一般采用在封隔器上部油管穿孔摻稀（見圖1），機采井采用打孔篩管摻稀，在生產過程中，無論是正摻稀還是反摻稀，井口放樣均發現出液成段塞狀（直觀表現為取樣時可見一股稀油、一股稠油；化驗含水表現為波動較大），見圖2，分析原因為稀油和稠油在井下混合的不均勻。現場為保證不發生灌腸情況，只有提高摻稀比，增大了稀油的耗量。

圖1 摻稀生產管柱示意圖

圖2 摻稀生產井口發現的稠油

2.渦輪混合增效器的原理和結構特點

渦流混合增效器設計原理是利用渦流和慣性原理，實現稀油和稠油的的均勻混合，避免出現段塞狀稠油。摻稀過程中，摻入的稀油和地層產出的稠油經過螺旋狀開孔篩管，進入右螺旋葉片流道混合器，經過葉片的充分攪拌，利用慣性原理，在旋流器中形成渦流混合；隨后進入左螺旋葉片流道混合器，進行再次攪拌混合。在螺旋渦流混合器中，稀油和稠油在經過三次不同狀態的攪拌混合后，形成均勻的混合油。螺旋渦流混合器結構原理見圖3，實物見圖4。

圖3 渦輪混合增效器結構示意圖

圖4 渦輪混合增效器實物圖

3.渦輪混合增效器摻稀生產管柱結構

渦輪混合增效器一般連接在管柱底部，考慮哈拉哈塘油田地層出砂，將螺旋狀開孔篩管改為防砂篩管。自噴井常用管柱組合：絲堵+防砂篩管+渦流混合增效器+油管，渦流混合增效器下深4500-5000m，見圖5。機采井常用管柱組合：絲堵+防砂篩管+渦流混合增效器+油管+抽油泵+油管，渦流混合增效器下深4500m，見圖6。

圖5 自噴井渦流混合增效器摻稀管柱示意圖

圖6 機采井渦流混合增效器摻稀管柱示意圖

二、現場應用

1.某15-2井應用案例

（1）某15-2井基本情況某15-2井，2011年4月12日試油作業，放噴測試求產見稠油，原油密度密度1.049g/cm3，50℃粘度621mPa.s以上，含蠟量6.5%，膠質含量9.03%，瀝青質含量在24.48%。2011年4月22日自噴摻稀投產，2012年10月16日轉抽油機摻稀投產，2012年12月2日，稠油上返關井，抽油機無法啟動。

（2）某15-2井應用渦流混合增效器

2013年10月20日，某15-2井檢抽作業，根據前期生產情況，初步判斷導致稠油上返抽油機無法啟動的主要原因是稀油和稠油在井筒內混合不均勻，在在原機采管柱基礎上增加了渦流混合增效器，型號：D QSD-2000，設計流量：5m3/h，生產管柱結構見圖7，入井工具見圖8。

圖7 某15-2井生產管柱結構示意圖

圖8 DQSD-2000混合增效器

（3）效果評價

某15-2井檢抽運用渦流混合增效器后增油效果明顯，日產油由14.9t提高到59t，提高了295%，摻稀比由2.0下降至0.9，降幅達55%，泵效提高了288%，詳見表1，生產更加平穩，未發生稠油上返現象，生產曲線見圖9。截止2013年12月底，哈15-2井實現增油4012噸，取得了良好的經濟效益和社會效益。

表1 某15-2井安裝渦流混合增效器生產對比表

圖9 某15-2井生產曲線

2.推廣應用情況

截止2013年12月底，渦流混合增效器累計應用4口井，應用效果良好，有效的降低了摻稀比，節約了稀油資源。與同區塊其它自噴井相比，4口井的平均摻稀由1.9下降到0.7，降幅達63%，與其它機采井相比，摻稀比由1.5下降至0.7，降幅達53%，平均泵效提高了47%，生產指標詳見表2。

表2 哈拉哈塘油田稠油井摻稀生產報表

結論

1.渦輪混合增效器在哈拉哈塘油田機采井摻稀應用效果良好，實現了地層產出的稠油和摻入的稀油均勻混合，有效的避免了段塞狀稠油，降低了摻稀比，提高了油井產量，經濟效益顯著。

2.渦輪混合增效器結構簡單，現場操作方便，實用性強，適用于稠油井摻稀生產，下步可以推廣應用。

3.摻稀生產過程中，注意保持連續摻稀，避免出現摻稀泵停泵現象。

[1]尉小明，劉喜林，王衛東，徐鳳亭.稠油降粘方法概述.精細石油化工，2002（,5）.

[2]林日億，李兆敏等.塔河油田超深井井筒摻稀降粘技術研究.石油學報,2006,27（3）.

[3]黎奎德.稠油知識問答.石油工業出版社.2010.2～15.

黃世財，1982年生，現為中國石油塔里木油田公司塔北勘探開發項目經理部工程部副主任；2005年畢業于西安石油大學石油工程專業；主要從事完井試油技術及管理工作