稠油油藏特征性分析与举升方式优化策略

张培 郭磊 张大伟

摘 要：稠油油藏“两超五高”的特点导致人工举升难度大，虽然目前已形成了一些有效的举升工艺和特色技术，但还存在举升能力不足、杆柱失效比例高和系统效率低等问题。稠油油藏的特殊性决定了人工举升难度大，主要存在抽油杆失效比例高、系统效率低和掺稀比高等问题。通过分析工艺技术现状，提出了技术策略，以满足新时期、新环境下的稠油开发要求。

关键词：稠油；两超五高；人工举升；举升工艺；特色技术

1 稠油油藏开发难点

研究区为河道砂岩油藏，主要利用地层能量进行开发，能量下降极快，随着开发时间的延长，泵挂深度需要不断加深，且流体黏度高、进泵困难，常规人工举升工艺无法满足举升要求。另外，虽然原油地层黏度低，但是随着举升过程中温度降低，黏度增大，至地下2 000～3000m处无法流动，需采取井筒降黏措施。目前，人工举升的主要存在以下问题：地层供液能力不足，人工举升能力不能满足生产需求油井产层供液能力太小严重影响人工举升的效果，由于地层能量无补给，随着生产不断进行，人工举升能力不再满足生产需求，引发了一系列问题：1）抽油井深抽举升能力不足，泵挂深、液面深、杆柱应力超载，地面设备负载能力不足，需要大负载设备、高强度杆以满足持续加深的泵挂要求；2）部分使用螺杆泵的油井间歇抽油或发生运行事故；3）受液面低、原油黏度高、黏溫拐点深、稀稠油混配效果差、成本高和电动潜油泵稠油适应性差等因素影响，部分井抗稠油电动潜油泵平均运行寿命仅170d，造成生产成本居高不下。

2 稠油井人工举升技术现状

2.1 稠油有杆泵举升工艺

针对产液黏度大引起载荷大，导致抽油机电流高烧损电机、杆柱缓下等问题，通过研究大负荷能力的大型皮带机、具有下行液力反馈作用的抽稠泵技术和减载深抽技术，形成了稠油有杆泵举升工艺，解决了抽油井停机、光杆缓下等问题，保障了生产可靠运行。

2.1.1 大型皮带抽油机技术

抽油井因原油密度大、下泵深，造成抽油机载荷大，易因杆柱疲劳发生杆断或因电流高烧毁电机，为满足深抽或大泵提液的需要，研发了长冲程、慢冲次的900型和1000型大型皮带抽油机，以解决大载荷的问题。通过应用地面大型抽油设备，实现了长冲程、慢冲次的工作制度，保证了油井正常生产，减轻对杆柱疲劳伤害，为稠油深抽工艺提供了设备保障。

2.1.2 大排量抽稠泵技术

大排量抽稠泵的主要技术特点为：1）采用上大下小两级串联柱塞，抽油杆带动柱塞运动引起环形腔容积变化而分别形成低、高压腔，使阀打开或关闭，从而完成进液和排液。2）下行程时，泵出油阀的液柱压强和泵进油阀液柱压强的差值作用在下柱塞上，产生下行动力，与常规泵相比更有助于抽油杆柱下行。3）通过改变进油阀位置，将进油阀设置在下泵筒下部偏心阀罩中，使进油口直径由23.0mm增加为42.0mm，进泵阻力降低67%，提高了泵充满程度。4）适用于原油黏度小于4000mPa？s，气油比小于200，含蜡量小于25%，胶质、沥青质含量小于20%，含砂量小于0.3%的油井。

2.1.3 减载深抽技术

油藏埋藏深，下泵深度受抽油机悬点载荷和抽油杆强度的制约，无法实现深抽，影响油田开发效果。为此研发了长冲程抽油机减载器，可以解决稠油井深抽与排量的矛盾。抽油机减载器主要由减载柱塞、柱塞管、过液孔、呼吸孔和密封管组成。由于该减载器所下位置油管内液柱压力要远大于套管内的压力，所形成的压力差作用于减载柱塞的下端面，使其产生一个向上的举升力，起到减小杆柱受力的作用。

2.2 抗稠油电动潜油泵配套举升工艺

2.2.1 抗稠油电动潜油泵技术

1）优化叶轮结构降低举升阻力。叶轮是电动潜油泵的核心机构，是将机械能转化成生产流体压能的关键部件，液体通过叶轮时，液体的压能和动能都得到增加，合理的叶片结构是稠油深井举升的关键。2）提高保护器胶囊的性能。通过改性橡胶材料，使保护器胶囊具有耐温140℃、抗H2S和高抗拉强度的特性，解决其密封失效问题。

2.2.2 管柱配套工艺

针对深层稠油井在举升过程中稠油与稀油混配不均、影响降黏效果的问题，研发了泵下加尾管工艺技术，即在有杆泵管柱或电动潜油泵管柱下通过过桥管连接尾管。泵下加尾管技术可以加深掺稀点深度，有效提高混配效果。其工艺原理为通过加深掺稀点深度，充分利用地层热能，提高稠油、稀油相容性。当掺稀点加深后，掺稀点的温度升高，此处地层稠油的黏度低、流动性强，同时稀油进一步加热活性也得到提高，因而更容易分散到稠油内。

2.3 稠油举升新工艺

针对生产掺稀比高、稀油资源少，地层能量低、动液面下降快，稠油乳化等问题，开展了开采新技术探索研究，形成掺稀气举举升工艺、稠油复合举升工艺及稠油螺杆泵举升工艺。

2.3.1 掺稀气举举升工艺

掺稀气举举升工艺是利用地面设备将氮气和稀油进行均相混合后，经过油套环空和压井滑套注入油管，然后循环到地面。其工艺原理为注入的混合介质进入油管后，与油层产出流体混合，当混合流体向上运动时，井筒内压力下降，气体膨胀，混合流体密度下降，稀油与稠油相溶使黏度降低，流动阻力进一步降低，另外气体膨胀能产生连续向上运动的力，最终将稠油举升至地面。

2.3.2 稠油复合举升工艺

稠油复合举升工艺是利用接替举升的方法对深动液面的油井进行复合举升。复合举升系统的工作流程为油层流体沿射孔层段流至井底，并在井底流压的作用下沿井筒向上流动，经由电动潜油泵举升至一定的高度，再由有杆泵接力举升至地面，从而实现超深层油藏的复合举升。复合举升工艺可以解决电动潜油泵的连续出油与有杆泵的半程出油矛盾，在保持有杆泵有一定沉没度的情况下，由电动潜油泵将井液举升到有杆泵的正常抽汲深度，再由有杆泵系统举升到地面。

3开发技术对策及建议

3.1储层改造技术

油层的产液能力是决定油井举升工艺的根本因素，通过研究低成本高效的储层改造技术，提高产液指数，可以间接提高动液面，降低举升难度。建议开展高压酸压技术，暂堵转向多级压裂技术，水力喷射钻孔、解堵技术和负压解堵技术等，提升油层的产液能力。

3.2 产液介质降黏改性

原油稠、高H2S的特性导致其举升困难，另外原油黏度高导致井底出砂及井壁坍塌加剧，部分井甚至因出砂需要检管、检泵，因此降黏是目前举升工作的重点。井筒降黏工艺仍需研发高效技术：1）稠油降黏技术，如超深井蒸汽吞吐降黏技术、CO2吞吐地层降黏技术、复合型表面活性剂吞吐增效技术等；2）掺稀降黏技术，对于浅井可应用过泵加药降黏，深井应用管柱外绑钢管掺稀降黏，并在泵下进行旋流混合，将分散的稠油团与降黏剂充分搅拌，最终降低加入药剂用量，降低吨油成本，提高油井开发效益；3）井下催化裂化技术，高分子链的稠油裂解为低分子链，成为高流动性的介质，从而解决流动性差、负载大的问题。

参考文献：

[1] 刘延鑫，王旱祥，汪润涛，等.电动潜油离心泵叶轮冲蚀磨损研究[J].中国石油大学学报（自然科学版），2017，41（4）：155-159.