稠油油藏特征性分析與舉升方式優化策略

張培 郭磊 張大偉

摘 要：稠油油藏“兩超五高”的特點導致人工舉升難度大，雖然目前已形成了一些有效的舉升工藝和特色技術，但還存在舉升能力不足、桿柱失效比例高和系統效率低等問題。稠油油藏的特殊性決定了人工舉升難度大，主要存在抽油桿失效比例高、系統效率低和摻稀比高等問題。通過分析工藝技術現狀，提出了技術策略，以滿足新時期、新環境下的稠油開發要求。

關鍵詞：稠油；兩超五高；人工舉升；舉升工藝；特色技術

1 稠油油藏開發難點

研究區為河道砂巖油藏，主要利用地層能量進行開發，能量下降極快，隨著開發時間的延長，泵掛深度需要不斷加深，且流體黏度高、進泵困難，常規人工舉升工藝無法滿足舉升要求。另外，雖然原油地層黏度低，但是隨著舉升過程中溫度降低，黏度增大，至地下2 000～3000m處無法流動，需采取井筒降黏措施。目前，人工舉升的主要存在以下問題：地層供液能力不足，人工舉升能力不能滿足生產需求油井產層供液能力太小嚴重影響人工舉升的效果，由于地層能量無補給，隨著生產不斷進行，人工舉升能力不再滿足生產需求，引發了一系列問題：1）抽油井深抽舉升能力不足，泵掛深、液面深、桿柱應力超載，地面設備負載能力不足，需要大負載設備、高強度桿以滿足持續加深的泵掛要求；2）部分使用螺桿泵的油井間歇抽油或發生運行事故；3）受液面低、原油黏度高、黏溫拐點深、稀稠油混配效果差、成本高和電動潛油泵稠油適應性差等因素影響，部分井抗稠油電動潛油泵平均運行壽命僅170d，造成生產成本居高不下。

2 稠油井人工舉升技術現狀

2.1 稠油有桿泵舉升工藝

針對產液黏度大引起載荷大，導致抽油機電流高燒損電機、桿柱緩下等問題，通過研究大負荷能力的大型皮帶機、具有下行液力反饋作用的抽稠泵技術和減載深抽技術，形成了稠油有桿泵舉升工藝，解決了抽油井停機、光桿緩下等問題，保障了生產可靠運行。

2.1.1 大型皮帶抽油機技術

抽油井因原油密度大、下泵深，造成抽油機載荷大，易因桿柱疲勞發生桿斷或因電流高燒毀電機，為滿足深抽或大泵提液的需要，研發了長沖程、慢沖次的900型和1000型大型皮帶抽油機，以解決大載荷的問題。通過應用地面大型抽油設備，實現了長沖程、慢沖次的工作制度，保證了油井正常生產，減輕對桿柱疲勞傷害，為稠油深抽工藝提供了設備保障。

2.1.2 大排量抽稠泵技術

大排量抽稠泵的主要技術特點為：1）采用上大下小兩級串聯柱塞，抽油桿帶動柱塞運動引起環形腔容積變化而分別形成低、高壓腔，使閥打開或關閉，從而完成進液和排液。2）下行程時，泵出油閥的液柱壓強和泵進油閥液柱壓強的差值作用在下柱塞上，產生下行動力，與常規泵相比更有助于抽油桿柱下行。3）通過改變進油閥位置，將進油閥設置在下泵筒下部偏心閥罩中，使進油口直徑由23.0mm增加為42.0mm，進泵阻力降低67%，提高了泵充滿程度。4）適用于原油黏度小于4000mPa？s，氣油比小于200，含蠟量小于25%，膠質、瀝青質含量小于20%，含砂量小于0.3%的油井。

2.1.3 減載深抽技術

油藏埋藏深，下泵深度受抽油機懸點載荷和抽油桿強度的制約，無法實現深抽，影響油田開發效果。為此研發了長沖程抽油機減載器，可以解決稠油井深抽與排量的矛盾。抽油機減載器主要由減載柱塞、柱塞管、過液孔、呼吸孔和密封管組成。由于該減載器所下位置油管內液柱壓力要遠大于套管內的壓力，所形成的壓力差作用于減載柱塞的下端面，使其產生一個向上的舉升力，起到減小桿柱受力的作用。

2.2 抗稠油電動潛油泵配套舉升工藝

2.2.1 抗稠油電動潛油泵技術

1）優化葉輪結構降低舉升阻力。葉輪是電動潛油泵的核心機構，是將機械能轉化成生產流體壓能的關鍵部件，液體通過葉輪時，液體的壓能和動能都得到增加，合理的葉片結構是稠油深井舉升的關鍵。2）提高保護器膠囊的性能。通過改性橡膠材料，使保護器膠囊具有耐溫140℃、抗H2S和高抗拉強度的特性，解決其密封失效問題。

2.2.2 管柱配套工藝

針對深層稠油井在舉升過程中稠油與稀油混配不均、影響降黏效果的問題，研發了泵下加尾管工藝技術，即在有桿泵管柱或電動潛油泵管柱下通過過橋管連接尾管。泵下加尾管技術可以加深摻稀點深度，有效提高混配效果。其工藝原理為通過加深摻稀點深度，充分利用地層熱能，提高稠油、稀油相容性。當摻稀點加深后，摻稀點的溫度升高，此處地層稠油的黏度低、流動性強，同時稀油進一步加熱活性也得到提高，因而更容易分散到稠油內。

2.3 稠油舉升新工藝

針對生產摻稀比高、稀油資源少，地層能量低、動液面下降快，稠油乳化等問題，開展了開采新技術探索研究，形成摻稀氣舉舉升工藝、稠油復合舉升工藝及稠油螺桿泵舉升工藝。

2.3.1 摻稀氣舉舉升工藝

摻稀氣舉舉升工藝是利用地面設備將氮氣和稀油進行均相混合后，經過油套環空和壓井滑套注入油管，然后循環到地面。其工藝原理為注入的混合介質進入油管后，與油層產出流體混合，當混合流體向上運動時，井筒內壓力下降，氣體膨脹，混合流體密度下降，稀油與稠油相溶使黏度降低，流動阻力進一步降低，另外氣體膨脹能產生連續向上運動的力，最終將稠油舉升至地面。

2.3.2 稠油復合舉升工藝

稠油復合舉升工藝是利用接替舉升的方法對深動液面的油井進行復合舉升。復合舉升系統的工作流程為油層流體沿射孔層段流至井底，并在井底流壓的作用下沿井筒向上流動，經由電動潛油泵舉升至一定的高度，再由有桿泵接力舉升至地面，從而實現超深層油藏的復合舉升。復合舉升工藝可以解決電動潛油泵的連續出油與有桿泵的半程出油矛盾，在保持有桿泵有一定沉沒度的情況下，由電動潛油泵將井液舉升到有桿泵的正常抽汲深度，再由有桿泵系統舉升到地面。

3開發技術對策及建議

3.1儲層改造技術

油層的產液能力是決定油井舉升工藝的根本因素，通過研究低成本高效的儲層改造技術，提高產液指數，可以間接提高動液面，降低舉升難度。建議開展高壓酸壓技術，暫堵轉向多級壓裂技術，水力噴射鉆孔、解堵技術和負壓解堵技術等，提升油層的產液能力。

3.2 產液介質降黏改性

原油稠、高H2S的特性導致其舉升困難，另外原油黏度高導致井底出砂及井壁坍塌加劇，部分井甚至因出砂需要檢管、檢泵，因此降黏是目前舉升工作的重點。井筒降黏工藝仍需研發高效技術：1）稠油降黏技術，如超深井蒸汽吞吐降黏技術、CO2吞吐地層降黏技術、復合型表面活性劑吞吐增效技術等；2）摻稀降黏技術，對于淺井可應用過泵加藥降黏，深井應用管柱外綁鋼管摻稀降黏，并在泵下進行旋流混合，將分散的稠油團與降黏劑充分攪拌，最終降低加入藥劑用量，降低噸油成本，提高油井開發效益；3）井下催化裂化技術，高分子鏈的稠油裂解為低分子鏈，成為高流動性的介質，從而解決流動性差、負載大的問題。

參考文獻：

[1] 劉延鑫，王旱祥，汪潤濤，等.電動潛油離心泵葉輪沖蝕磨損研究[J].中國石油大學學報（自然科學版），2017，41（4）：155-159.