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        稠油熱采中深井高效注采工藝技術(shù)研究與應(yīng)用

        2020-12-22 07:32:22張涵琪
        商品與質(zhì)量 2020年51期
        關(guān)鍵詞:柱塞泵襯套柱塞

        張涵琪

        遼河油田鉆采工藝研究院 遼寧盤(pán)錦 124010

        隨著稠油熱采區(qū)塊的不斷開(kāi)發(fā)和采出程度的不斷提高,原油開(kāi)采的難度也越來(lái)越大。在產(chǎn)能接替不足、穩(wěn)產(chǎn)的背景下,稠油熱采井的發(fā)展對(duì)注采工藝提出了更高的要求。遼河油田屬于這種類(lèi)型。油田開(kāi)發(fā)存在三大難點(diǎn):一是注汽,Φ70 柱塞泵、上提注汽時(shí),Φ70 柱塞需要提至泵上油管中,目前油管直徑為76mm,單向流間隙僅為3mm,注汽通道當(dāng)量直徑僅為29mm,注汽通道小,注汽節(jié)流閥大,降低了注汽效果。第二,隔熱。目前深井隔熱方法主要采用隔熱油管+ 熱敏封隔器+ 環(huán)空注氮?dú)猓魺嵊凸芙宇^位置不起作用,接箍熱損失大。通過(guò)模擬計(jì)算,如果不使用隔熱套管,井底干燥度損失約10%,嚴(yán)重影響注汽質(zhì)量。但現(xiàn)有保溫套管保溫效果差,易脫落,不能滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)要求[1]。同時(shí),目前使用的膨脹管具有保溫功能,管柱上增加了約7m 的散熱段。第三,在采油過(guò)程中,超稠油油井原油粘度大,導(dǎo)致流入液阻力大。目前,進(jìn)口流道最大的偏心稠化泵在原油粘度達(dá)到3500MPa 后,提升效果較差。為了解決這一問(wèn)題,研究并應(yīng)用了一種在超稠油開(kāi)采的中深井實(shí)現(xiàn)高效注汽、隔熱、采油的注采工藝。

        1 稠油熱采中深井高效注采工藝技術(shù)

        1.1 技術(shù)組成

        工藝管柱主要由隔熱管、扭轉(zhuǎn)隔熱襯套、防拆隔熱襯套、大通道抽稠泵、熱封隔器、導(dǎo)向四通等組成?;镜某煞?。①它由襯套、一個(gè)上襯套和一個(gè)下襯套組成。②技術(shù)指標(biāo)。溫度350℃,壓力20MPa,內(nèi)徑最小80mm。③隔熱伸縮管。它由填料環(huán)、填料套、隔熱管、上接頭、中心管組成。

        1.2 工藝原理包括注汽、隔熱、采油

        ①注汽原理。管柱在配備直接注汽倍增泵、注汽抽油桿、分支小泵柱塞和柱塞注汽倍增器、井口進(jìn)汽管、直徑注汽效率和向環(huán)空流動(dòng)形成柱塞泵,最終形成儲(chǔ)層粘度。必要時(shí),可在注汽前向油套管環(huán)空注入定量氮?dú)?。②隔熱原理。防脫隔熱襯套。下井時(shí),將隔熱套管安裝在兩根隔熱油管之間的聯(lián)軸器上,與隔熱油管連接時(shí),將隔熱套管壓緊這樣,具有低導(dǎo)熱功能的套管與無(wú)保溫功能的套管內(nèi)壁緊密結(jié)合,減少了注汽時(shí)對(duì)套管的導(dǎo)熱作用,提高了注汽質(zhì)量。③可傳扭隔熱伸縮管。下井前,將隔熱管、中心管拉至極限位置,隨管柱下入完成[2]。在注汽過(guò)程中,隨著井筒溫度的升高,管柱會(huì)被加熱和拉長(zhǎng)。當(dāng)熱膨脹管柱產(chǎn)生的熱量不能釋放時(shí),隔熱管和中心會(huì)相對(duì)回收。為了釋放注汽過(guò)程中產(chǎn)生的熱蒸汽,可以改善管桿軸承,延長(zhǎng)管桿使用壽命。隔熱管相對(duì)于中心管回收后,保溫管可覆蓋非隔熱管。采用高真空絕熱層,可以減少注汽過(guò)程中蒸汽的熱損失,提高井筒注汽質(zhì)量。④石油生產(chǎn)原理。在上沖程中,柱塞上升,下泵筒和固定閥球隨柱塞上升,泵腔容積增大,壓力降低。此時(shí),行駛閥關(guān)閉,固定閥打開(kāi)。環(huán)形液體從橋側(cè)進(jìn)口通道進(jìn)入泵腔,泵油管內(nèi)的液體被提升至地面。當(dāng)沖程減小時(shí),柱塞下降,下泵筒和固定閥球隨柱塞上升,泵腔容積減小,壓力升高。此時(shí),游動(dòng)閥關(guān)閉并固定固定閥打開(kāi)后,泵腔內(nèi)的液體被排放到泵內(nèi)。

        2 關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的解決

        2.1 技術(shù)問(wèn)題

        ①在Φ70 柱塞泵井,如何提高注汽通道中柱塞與泵之間形成的大管柱的流通面積。②在抽油桿柱下提或抽汲過(guò)程中,抽油桿柱與保溫套管內(nèi)壁接觸,產(chǎn)生摩擦,導(dǎo)致套管脫落。③存在著原油粘度高、泵吸阻力大、泵效低、循環(huán)抽油量大等問(wèn)題。

        2.2 解決方案

        ①泵上注汽器直徑較大,注汽通道為原流道的1.9-3.5 倍,增大了通流面積,減小了注汽節(jié)流。②絕緣套管套管設(shè)計(jì)為兩級(jí)分離結(jié)構(gòu)。上、下缸套螺紋擰緊后,將缸套鑲嵌在外端面上,防止缸套在外力作用下與缸套分離。③“大肚子” 外管和下泵筒使進(jìn)油通道有足夠的設(shè)計(jì)空間,使進(jìn)油通道的流通面積最大化,減小了進(jìn)油阻力,提高了泵在充滿(mǎn)度條件下的高粘度[3]。

        3 室內(nèi)效果。

        3.1 測(cè)試的目的

        在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中,對(duì)被試件的外表面溫度、導(dǎo)熱系數(shù)和溫度曲線(xiàn)進(jìn)行了測(cè)試和比較,以評(píng)價(jià)隔熱性能,為保溫工藝的優(yōu)化提供手段和依據(jù)。

        3.2 測(cè)試內(nèi)容

        脫附隔熱套管和膨脹管的傳遞扭轉(zhuǎn)絕緣和間隔棒試驗(yàn)熱油管接頭的隔熱性能。試樣的物理圖形如圖1、圖2 和圖3 所示。

        3.3 試驗(yàn)原理

        以隔熱套管和隔熱油管接箍為例,按程序連接測(cè)試管柱。打開(kāi)電加熱棒電源,加熱被測(cè)件內(nèi)表面。熱導(dǎo)率測(cè)量?jī)x中的紅外溫度計(jì)將測(cè)量被測(cè)零件外表面的溫度和熱導(dǎo)率。內(nèi)表面和外表面將由計(jì)算機(jī)直接讀取溫度曲線(xiàn)。

        4 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,在注汽方面,針對(duì)大直徑、適用于柱塞的泵,設(shè)計(jì)了注汽增效劑。當(dāng)泵的上柱塞注入蒸汽噴射器時(shí),增大上部蒸汽噴射器的流通面積(增加值為原值的1.9-3.5 倍)可以減小注汽節(jié)流,提高注汽質(zhì)量。在保溫方面,泵管采用高真空隔熱管柱,在高真空保溫管的頸部安裝防脫附隔熱套管。膨脹管采用帶隔熱功能的膨脹管,井口與注汽封隔器之間易散熱段管柱具有隔熱功能,實(shí)現(xiàn)該段全過(guò)程高效注汽。在采油方面,采用適應(yīng)高粘度原油的大通道稠化泵舉升,滿(mǎn)足了生產(chǎn)需要,提高了采油效率。

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