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，洗井液對油層造成冷傷害，下泵作業(yè)時間長，工人勞動強度大，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)時間， 降低了作業(yè)費用。

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)” 幾個過程。轉(zhuǎn)抽過程的作業(yè)對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， 并延長了非生產(chǎn)運行時間， 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。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。針對以上問題， 在超稠油區(qū)塊實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

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

油管管柱設(shè)計：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：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是在注汽孔以下， 使得注汽通道打開。而采油時上提了防沖距， 從而使得活塞在生產(chǎn)時始終密封了注汽孔， 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，該泵及抽油桿柱同注汽管柱同時下井，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，對光桿上提桿柱，長柱塞將注汽孔密封，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、長柱塞、閥組等組成。

總體結(jié)構(gòu)采用長柱塞、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，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，柱塞上下運動時，刮掉柱塞表面的雜物并防止雜物進入泵筒與柱塞間的間隙。

（4）注汽孔同時有泄油作用

在泵的1/3處開有注汽孔，注汽時，注汽孔露出，可注汽;生產(chǎn)時，長柱塞將注汽孔密封，可生產(chǎn);檢泵時，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，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，上提柱塞將注汽孔密封，抽油泵可正常抽油，實現(xiàn)了不動管柱注采一體化。

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)空注人氮氣， 使氮氣充滿油套環(huán)空， 由于氮氣的導(dǎo)熱系數(shù)小、隔熱性能好， 因此， 減少了注汽時的熱量損失， 起到減少熱量損失和保護套管的雙重目的。

3現(xiàn)場應(yīng)用情況

2017年共計實施注采一體化管柱20井次，目前可對比井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

（1）注采一體化管柱能夠縮短作業(yè)時間，避免洗壓井對地層的冷傷害及因起隔熱管和下泵造成的大量熱損失， 從而延長生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)時率，降低工人勞動強度。

（2）對于周期短、低效油井， 注采一體化管柱能及時注汽及轉(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，采用長柱塞、短泵筒結(jié)構(gòu)，從而防止砂粒進入泵筒，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結(jié)構(gòu)，減少含砂井凡爾漏失。

5結(jié)論

針對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)對地層造成的冷傷害，降低工人勞動強度，節(jié)約周轉(zhuǎn)材料成本，降低生產(chǎn)過程中的熱損失，延長蒸汽吞吐周期，提高抽油時率，在超稠油井的效益開采中，具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。