黃小釗

遼河油田鉆采工藝研究院 遼寧盤錦 124010

66-48 區(qū)塊位于油田西南部，構造上位于遼河斷陷和西部凹陷西斜坡斷裂帶，目的層為下第三系第四段。該區(qū)塊已進入吞吐開發(fā)后期，存在生產周期長、地層壓力低、利用率高、產量低、能耗低等問題，按原開發(fā)模式，可采儲量已達87.1%。因此，改造開發(fā)模式已成為提高油藏最終采收率的重要途徑。由于火驅采油的生產機理不同于注水、蒸汽吞吐等常規(guī)開發(fā)方式，油井生產中存在的問題必然不同，隨著火驅的進行，各種生產矛盾逐漸暴露出來[1]。一是部分油井尾氣明顯增加，據統(tǒng)計，目前已有320 多口火驅區(qū)域油井，其中25% 左右的油井高產，達到了1000m3/D 以上的天然氣產量，有的甚至超過了3000m3/D，一定程度影響了泵的正常工作。二是部分油井出砂、產天然氣，66 塊部分油井在頂替前出砂嚴重，隨著油井排量的增加，出砂與產氣的復雜矛盾日益突出，砂卡、氣鎖現象頻繁發(fā)生，腐蝕性介質更是加速了舉升設備的腐蝕損壞，嚴重縮短了設備的使用壽命，降低了火驅油井的檢泵周期。因此，研究火驅采油井的防砂、防氣、防腐蝕，對火驅井的高效正常生產具有重要意義。

1 主要研究內容

1.1 技術思路

防砂防氣防腐蝕采油技術是在傳統(tǒng)油井泵的基礎上，結合砂泵和防腐耐磨泵的優(yōu)點，再加裝防氣裝置，達到防腐、防氣、防砂的目的。主要技術路線如下：一是在材料方面，結合火驅腐蝕特點，優(yōu)化防腐材料和特殊表面處理工藝，解決泵體腐蝕問題；二是改進柱塞長度大于泵筒的長柱塞短泵筒設計，同時在泵筒外增加一個外筒，形成防排砂及沉砂通道，以緩解油井的砂卡砂埋等問題；最后在泵下安裝防氣裝置，通過離心分離原理實現高效氣液分離，有效緩解火驅井氣大泵效低的問題。

1.2 . 高效火驅井舉升技術

防砂沉砂結構的改進。泵的設計采用長柱塞短泵筒結構，柱塞比泵筒長，柱塞的結構與普通柱塞相似，但柱塞長度比普通柱塞長得多，泵筒通常為1.5m，根據沖程不同，柱塞可為4.8m 或7.3m，有效防止地層砂進入柱塞與泵筒間隙。泵筒外側設計有沉砂外管，與泵筒體之間形成沉砂通道，泵的底部為雙通進油結構，側向進油、軸向沉砂。改進型沉砂結構泵主要由短泵筒及加長管、長柱塞、固定閥、外管六部分組成。長柱塞總成包括上出油接頭、閥球、閥座、下游動閥座接頭、長柱塞、下游動閥罩等，固定閥總成由固定閥罩、閥球、閥座、閥座閥座接頭等部件組成。

圖1 柱塞總成結構圖

開發(fā)有效的油氣分離器。由于火驅尾氣為非溶解氣, 為提高石油和天然氣的最佳分離效果，降低氣體進泵量，防止氣體造成的泵效降低、閥球閥座密封滯后、氣鎖等問題，對新型泵下油氣分離氣錨進行了研究。分離裝置設計了沉砂結構，實現了氣錨與泵吸液、沉砂通道的雙向對接，在不影響泵抽汲的情況下，將下行程沉落的砂通過沉砂通道儲存在氣錨下部尾管中，氣錨總成包括內管、進液外管、螺旋體、中間管、雙通接頭等。

優(yōu)化表面處理，對泵的整體材料和表面處理進行了改進，并進行了綜合防腐處理。替換原碳鋼為鎳鉻鎢合金材質，大大提高了材料的耐腐蝕性能，對泵筒內表面進行了自蔓延剛玉層處理，柱塞進行噴焊Ni60 處理，大幅提高了泵筒柱塞的硬度、耐磨性、防腐性，為延長檢泵周期提供了強有力的支撐[2]。

耐腐蝕實驗：進行常溫常壓下的H2SO4耐腐蝕性試驗，選擇無防腐層的碳鋼材料、鍍鉻層和鎢合金電鍍材料進行H2SO4耐蝕性對比試驗。將樣品浸入H2SO4（體積分數為5%）溶液中并浸泡不同時間。外觀如圖2 所示：圖2a 為普通碳鋼，圖2b 為浸泡100h 后的5 次浸泡，圖2C 為鍍鉻材料的形貌，圖2d 為浸泡100h 后的形貌，圖2E 為電鍍鎢基合金材料的形貌，圖2F 為浸泡230h 后的形貌，圖2 材料在H2SO4溶液中浸泡一定時間后的性能圖像2H2SO44/CO2高溫高壓耐腐蝕試驗：將普通碳鋼和鎢基合金分別置于高溫和高壓反應器，H2SO4溶液濃度5%，充滿CO2氣體，靜態(tài)反應96h，左側為普通碳鋼，右側為鎢基合金材料。實驗結論：電鍍鎢基合金材料能適應高溫高壓腐蝕環(huán)境，能有效抵抗油井中硫化氫的腐蝕[3]。

圖2 各材料浸入H2SO4 溶液及浸泡

2 技術創(chuàng)新點

（1）改進沉砂結構，大大提高了泵的防沉砂能力，大幅降低了高含砂油井砂卡砂埋、磨損嚴重問題的產生幾率。

（2）泵下高效油氣分離裝置的研制，提高油氣分離能力，降低了氣體的進泵量，緩解了氣體造成的泵效降低、氣鎖等現象。

（3）泵筒柱塞特殊表面處理及新型鎢基合金材料，能有效適應井底高溫高壓條件，大幅降低了舉升設備的腐蝕速率，延長了火驅井舉升設備的使用壽命。

3 結語

試驗結果表明，該高效火驅井舉升技術能有效適應火驅井高溫高壓和硫化氫腐蝕的環(huán)境?，F場試驗表明能夠有效解決火驅井舉升中存在的一系列復雜綜合性問題，延長火驅井的檢泵周期，為火驅井的高效生產提供了一種新技術。從實施效果來看，火驅井高效舉升技術具有投資小、效益高的優(yōu)點，能取得良好的經濟效益。