注采一体化管柱在超稠油井上的应用

张瑞

摘要：超稠油开采主要应用常规蒸汽吞吐生产方式， 由于超稠油井吞吐周期短，洗井液对油层造成冷伤害，下泵作业时间长，工人劳动强度大，周转材料成本高，致使超稠油开采生产成本居高不下， 制约了超稠油区块的效益开发。为此， 研制了注汽采油一体化管柱工艺， 该工艺在稠油生产过程中的应用， 减少了吞吐、生产施工作业时间， 降低了作业费用。

关键词：一体化管柱;注采;超稠油

1 常规稠油蒸汽吞吐开采要经过“ 注汽——焖井——放喷——洗、压井——下泵——生产” 几个过程。转抽过程的作业对稠油的开采有诸多不利：一是放喷后不能尽快转抽， 下泵作业导致热损失较大， 并延长了非生产运行时间， 致使部分油井开井后生产效果较差， 周期短;二是作业过程洗井、压井等工序易对油层造成冷伤害;三是作业施工量大， 作业成本高;四是工人作业环境危险。五是超稠油区块原油粘度高、吞吐周期较短，吞吐、下泵作业频繁。针对以上问题， 在超稠油区块实施了注采一体化管柱， 将原来的开采工艺缩减为“ 注汽——焖井——放喷——生产” 过程， 大大减少了作业施工工作量， 提高了生产时率，节约了作业成本及管杆周转成本， 取得了良好的措施效果。

2注采一体化管柱的设计

2.1注采一体化管柱的结构和工作原理

2.1.1注采一體化管柱的结构设计

油管管柱设计：尾管+沉砂一次管柱泵+隔热油管（φ114×76mm保温管+环空充氮）十悬挂器组成。

抽油杆杆柱设计：活塞+抽油杆+光杆组成。

采油管柱与注汽管柱的根本区别在于沉砂一次管柱泵的活塞在注汽时是在注汽孔以下， 使得注汽通道打开。而采油时上提了防冲距， 从而使得活塞在生产时始终密封了注汽孔， 保证了原油顺利流到井口。

2.1.2注采一体化管柱的工作原理

注汽时，该泵及抽油杆柱同注汽管柱同时下井，抽油杆柱到底后倒扣起出光杆，将注汽孔打开，即可注汽。注完汽转抽时，对光杆上提杆柱，长柱塞将注汽孔密封，即可转抽生产。

2.2注采一体化管柱配套工艺

2.2.1沉砂一次管柱泵

注采一体化管柱的主体部分为沉砂一次管柱泵，该泵由短泵筒、长柱塞、阀组等组成。

总体结构采用长柱塞、短泵筒结构

泵柱塞上下两头始终露出泵筒两端，从而防止砂粒进入泵筒，避免了砂卡柱塞，减轻了柱塞、泵筒的磨损，提高了整泵的使用寿命。

（2）固定阀采用双阀结构

选用硬质合金材料，密封性和耐磨性、耐冲刷能力得到提高。同时，泵阀结构加入了具有扶正作用的复位弹簧，克服了井斜、稠油井抽油时产生的阀球关闭滞后和阀球偏落的问题。

（3）刮砂结构采用金属与碳纤维组合方式

利用金属材质的弹性和碳纤维的耐磨密封性，与柱塞零间隙配合，柱塞上下运动时，刮掉柱塞表面的杂物并防止杂物进入泵筒与柱塞间的间隙。

（4）注汽孔同时有泄油作用

在泵的1/3处开有注汽孔，注汽时，注汽孔露出，可注汽;生产时，长柱塞将注汽孔密封，可生产;检泵时，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：泵随注汽管柱提前下入，注汽作业时，柱塞下放，泵筒上的注汽孔露出，从而使油管、套管连通，热蒸汽通过注汽孔进入泵筒与外工作筒环形空间，经泵注入地层。注蒸汽后转抽时，上提柱塞将注汽孔密封，抽油泵可正常抽油，实现了不动管柱注采一体化。

2.2.2其它配套工艺

为了满足注采一体化管柱工艺技术的注、采要求， 应用了与之配套的井口装置，φ114×76mm保温管和环空充氮隔热技术。

（1）注采井口

注采井口是既能注汽又能采油的不动装置。采用KR21-370L4小热采井口。

（2）φ114×76mm保温管

φ114×76mm保温管能够使井筒保温，充分降低生产过程中的热损失，有效降低掺油量，使超稠油顺利举升到地面。

（3）环空充氮保护套管工艺

在油井注汽前和注汽过程中， 通过专门的注氮设备从油套环空注人氮气， 使氮气充满油套环空， 由于氮气的导热系数小、隔热性能好， 因此， 减少了注汽时的热量损失， 起到减少热量损失和保护套管的双重目的。

3现场应用情况

2017年共计实施注采一体化管柱20井次，目前可对比井7井次，平均泵效由50%提高到51.5%，提高了1.5%，平均井口温度由35℃提高到48.5℃，提高了13.5℃，平均参油量由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减少了洗井液对地层的冷伤害，增产原油132t，见到了较好的措施效果。

4技术创新点

（1）注采一体化管柱能够缩短作业时间，避免洗压井对地层的冷伤害及因起隔热管和下泵造成的大量热损失， 从而延长生产周期，提高生产时率，降低工人劳动强度。

（2）对于周期短、低效油井， 注采一体化管柱能及时注汽及转抽生产，减少生产过程中的热损失， 加快生产运行节奏， 有效的提高生产效果。

（3）沉砂一次管柱泵柱塞上下两头始终露出泵筒两端，采用长柱塞、短泵筒结构，从而防止砂粒进入泵筒，避免了砂卡柱塞，减轻了柱塞、泵筒的磨损，提高了整泵的使用寿命。

（4）沉砂一次管柱泵固定凡尔为双级结构，减少含砂井凡尔漏失。

5结论

针对超稠油蒸汽吞吐周期短，注汽、下泵作业频繁的问题，在超稠油区块实施了注采一体化管柱，将原来的开采工艺缩减为“注汽——焖井——放喷——生产”过程，大大减少了作业施工工作量，避免频繁作业对地层造成的冷伤害，降低工人劳动强度，节约周转材料成本，降低生产过程中的热损失，延长蒸汽吞吐周期，提高抽油时率，在超稠油井的效益开采中，具有广泛的推广应用前景。