＊?jiǎng)⒂?彭勇 黎朋軍 劉崇 李娜

（1.中國(guó)石油集團(tuán)海洋工程有限公司天津分公司 天津 300457 2.中國(guó)石油集團(tuán)海洋工程有限公司 北京 100010）

對(duì)于大港油田來說，雖然借助多元熱流體吞吐和蒸汽吞吐熱采工藝實(shí)施開采得到了顯著的成效，但是由于海上稠油熱采都是應(yīng)用的電潛離心泵舉升技術(shù)，而此技術(shù)無法用于8000MPa·s黏度以上的稠油，同時(shí)其電潛泵的耐溫也低于200℃，這就造成其必須應(yīng)用注采兩趟管柱才可完成熱采作業(yè)，并且當(dāng)注熱、放噴等流程完成之后還要更換管柱，將其換成電泵舉升管柱，這樣就使熱采的成本很大，如果頻繁的更換管柱還會(huì)引發(fā)危險(xiǎn)，這便給海上稠油熱采實(shí)施帶來了很大的阻礙，為有效解決該阻礙，人們便研發(fā)出了海上稠油熱采一體化的工藝技術(shù)，此技術(shù)既能夠有效節(jié)約成本，又能夠提高稠油熱采的效率，所以許多專家學(xué)者都對(duì)稠油熱采一體化工藝技術(shù)進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，尤其是地上稠油熱采，已得到了良好的成效，但海上稠油熱采一體化工藝技術(shù)還不是很成熟，因?yàn)楹Ｉ嫌吞锏膶傩员容^特殊，所以根本無法直接把陸地稠油熱采技術(shù)用在海上稠油熱采，必須對(duì)其工藝技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，并使用對(duì)應(yīng)的熱采工具以及設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)海上稠油熱采工作。

1.海上稠油熱采一體化工藝技術(shù)研究

依據(jù)海上油田的特性，從工藝技術(shù)、泵排量、平臺(tái)適應(yīng)程度以及維護(hù)狀況出發(fā)，詳細(xì)的對(duì)比了電潛泵、液壓抽油機(jī)以及水力射流泵的使用情況。首先，電潛泵。其在海上油田的應(yīng)用最為廣泛，因?yàn)樗呐帕亢艽螅哌_(dá)80-700m3/d。不過，其不耐溫，所以沒法在高溫中使用，并且它舉升的原油黏度不可超過2000MPa·s，由此沒發(fā)用在出砂以及高氣油比的狀況下，其投資成本為90-120萬元，主要用于開始投資以及未來維護(hù)。對(duì)于桿驅(qū)螺桿泵來說，其構(gòu)成部分主要就是地面驅(qū)動(dòng)裝置和井下金屬螺桿泵。其中，地面驅(qū)動(dòng)裝置主要是用來提供動(dòng)力的，經(jīng)抽油桿旋轉(zhuǎn)來帶動(dòng)井下螺桿泵運(yùn)行，而井下螺桿泵又由兩部分構(gòu)成，即金屬轉(zhuǎn)子與定子。由于定轉(zhuǎn)子都是金屬材料，所以在出砂較多的井中就很容易發(fā)生問題。另外，定轉(zhuǎn)子會(huì)有縫隙，如果熱采的原油黏度較小，則流失情況會(huì)特別嚴(yán)重。對(duì)于金屬螺桿泵來說，其不僅耐溫，而且舉升的稠油黏度很高，可達(dá)8000MPa·s，其泵排量為200m3/d，投資成本為30-40萬元。其次，液壓抽油機(jī)。其構(gòu)成主要是地面驅(qū)動(dòng)設(shè)備與井下有桿泵，它的運(yùn)行機(jī)制是由地面液壓站所提供液壓來帶動(dòng)光桿和抽油桿運(yùn)動(dòng)，從而促使抽油泵進(jìn)、排液。一般井下有桿泵的構(gòu)成部分是泵筒與柱塞，它的耐溫性能、承受黏度以及投資成本都和金屬螺桿泵差不多，不過因?yàn)楹Ｉ仙a(chǎn)井基本都是水平井和大斜度井，抽油桿會(huì)和油管發(fā)生摩擦，所以液壓抽油機(jī)的產(chǎn)量無法達(dá)到要求。最后，射流泵。其運(yùn)行機(jī)理是把井中的動(dòng)能傳遞給采油設(shè)備，能源主要來自于動(dòng)力液，它不僅耐溫，溫度可為400℃，而且還對(duì)原油黏度沒有要求，泵排量為10-500m3/d，同時(shí)還可用在出砂及高油氣比情況下，不過成本較大，一般為75-90萬元，但后期維護(hù)費(fèi)用小，非常適合用在海上油田稠油熱采一體化當(dāng)中。

2.海上稠油熱采一體化的管柱研究

受管柱結(jié)構(gòu)影響，射流泵可分成兩種形式，即普通管式與同心管式。其中，普通管式對(duì)井斜要求為70°以下，耐溫在180℃以下，沒有套管防護(hù)。同心管式對(duì)井斜的要求為90°以下、耐溫在400℃以下，有套管保護(hù)。由此可見，同心管式射流泵更適用于稠油熱采一體化中，所以便研制出了同心雙管射流泵一體化的管柱，詳見圖1。此管柱由外管管柱與內(nèi)管管柱構(gòu)成，需先下外管管柱，然后再下內(nèi)管管柱，當(dāng)管柱全部下完，會(huì)起出一根內(nèi)管，把其掛在井口的樹上，隨后注入蒸汽，這樣外管與內(nèi)管因產(chǎn)生熱就會(huì)變長(zhǎng)。在采油過程中，受高壓影響，動(dòng)力液會(huì)從井口進(jìn)入到內(nèi)管，然后到達(dá)射流泵的泵心，以帶動(dòng)同心管噴射泵運(yùn)行，最后形成的混合液經(jīng)過外內(nèi)管之間的空隙排出。在內(nèi)管選擇的時(shí)候，必須確保內(nèi)徑在40-42mm，這樣有利于泵心起出。

圖1 同心雙管射流泵注采一體化管柱

3.井下主要設(shè)備的研究

(1)安全控制設(shè)備

當(dāng)海上油田使用同心管射流泵的時(shí)候，最為關(guān)鍵的內(nèi)容就是安全控制，安全控制的主要設(shè)備有兩個(gè)，即機(jī)械式井下安全閥和液壓式井下安全閥。首先，機(jī)械式井下安全閥。其運(yùn)行機(jī)理是當(dāng)注入蒸汽時(shí)，向上提起一根小油管，設(shè)備就會(huì)被扭簧關(guān)閉，這時(shí)蒸汽就可單向進(jìn)入地層中，如果發(fā)生突發(fā)狀況，便立即停止注熱，這樣機(jī)械式安全閥就會(huì)立刻關(guān)閉，要想再生產(chǎn)，就重插泵筒，并開啟機(jī)械式安全。其次，液壓式井下安全閥。其安全閥帶有液壓孔以促使柱塞向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)彈簧及中心管運(yùn)動(dòng)。如果中心管碰到柱塞的時(shí)候，為使壓力平衡，便繼續(xù)加壓，使中心管頂開閥板，這樣井下安全閥就是開啟的狀態(tài)，要想關(guān)閉安全閥，就把接頭的壓力放出即可。

(2)熱采封隔器

熱采封隔器主要是用來封隔油層的，以防熱流體上竄給套管及水泥環(huán)造成損傷。一般在注蒸汽的時(shí)候，為保障熱能就會(huì)使用隔熱油管，并對(duì)油套環(huán)空注入氮?dú)?，以起到隔熱作用。?dāng)注入多元熱流體的時(shí)候，熱采封隔器還能發(fā)揮錨定管柱、密封油套環(huán)空的功能，而且效果良好。

(3)隔熱型補(bǔ)償器

隔熱型補(bǔ)償器主要用來補(bǔ)充熱流體量，同時(shí)還有隔熱、傳遞扭矩的作用。其構(gòu)成部分有四個(gè)，分別為：隔熱接頭、補(bǔ)償內(nèi)管、密封機(jī)構(gòu)與隔熱主體。當(dāng)補(bǔ)償器進(jìn)入井下時(shí)便開始注熱，隨著溫度不斷升高，井下的管柱會(huì)不斷延長(zhǎng)，這時(shí)補(bǔ)償器的內(nèi)中心管就會(huì)進(jìn)到隔熱外管中，當(dāng)注熱停止，溫度不斷下降，內(nèi)中心管會(huì)慢慢伸出。如果上提中心管，則補(bǔ)償內(nèi)管的凹凸槽就會(huì)和密封機(jī)的凸凹槽嚙合，這樣內(nèi)外管就能一起旋轉(zhuǎn)，以起到傳遞力矩的作用。

4.井口專用設(shè)備及配套設(shè)施

(1)井口專用設(shè)備

對(duì)于同心管射流泵一體化設(shè)備來說，其井口設(shè)備主要為雙級(jí)油管頭與雙翼雙閥，通徑是組合閥及平板閘閥。其中，組合閥由平板閘閥與安全閥構(gòu)成，其可顯著減小井口的壓力，以防止故障發(fā)生，同時(shí)減少蒸汽的注入時(shí)間，以增強(qiáng)效率。在采油的過程中，可先在采油樹一側(cè)加入動(dòng)力液，然后讓油管環(huán)空的產(chǎn)出液和動(dòng)力液相混合，從而達(dá)到循環(huán)動(dòng)力液的目的。在注入熱流體的過程中，應(yīng)開啟采油樹注汽的閥門，關(guān)閉其他的閥門，以實(shí)施注熱，當(dāng)注熱完，就立即關(guān)閉注汽閥門，以展開燜井，最后打開放噴閥門，實(shí)施放噴。在注熱及燜井的時(shí)候，需要特別注意套管的升高問題，由此必須在油管上留出一定的空間，以供套管上升。當(dāng)放噴完成，就可在采油樹一側(cè)注入動(dòng)力液，以起到冷采的作用，最終達(dá)到一體化。如果在注熱及采油的時(shí)候，出現(xiàn)井噴情況，就必須馬上關(guān)閉氣動(dòng)安全閥，以保障井口的安全。在放噴過程中，可借助地面管的節(jié)流閥來調(diào)整井口出口處的壓力、流量等。

(2)配套設(shè)施

配套設(shè)施主要有：產(chǎn)出液初級(jí)處理及動(dòng)力液供給。其中，產(chǎn)出液初級(jí)處理是靠油氣水砂分離器完成的；動(dòng)力液供給是靠地面動(dòng)力液泵完成的。另外，還包含一些輔助設(shè)施，主要有：高低壓過濾器、流量計(jì)、變頻柜以及地面管匯等等。一般情況下，動(dòng)力液為自循環(huán)，其壓力和流體會(huì)形成閉路循環(huán)，動(dòng)力液使用的是生產(chǎn)污水，這樣不僅能夠很大程度的節(jié)省水資源，而且還能有效避免結(jié)垢情況發(fā)生，減少污水處理壓力，只要借助地層產(chǎn)水就能達(dá)到要求，顯著節(jié)省了成本。

5.總結(jié)

通過上述內(nèi)容可知：海上油田屬性非常特殊，必須采用良好的技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。通過對(duì)海上稠油熱采一體化工藝技術(shù)的深入研究，不僅充分實(shí)現(xiàn)了海上油田稠油注采一體化技術(shù)，而且運(yùn)用同心管射流泵一體化工藝技術(shù)還顯著節(jié)省了成本，給海上稠油熱采工藝技術(shù)的提升帶來了很大的幫助，既達(dá)到了大規(guī)模開采目的，又給開采帶來了安全保障，未來發(fā)展非?？捎^。