灘海油田注采工藝技術研究與實踐

張學欽

【摘 要】灘海油田采用海油陸采和海上平臺兩種生產方式，有油水井228口，年產油10.5×104t，所布署油水井多為大位移定向井，井斜角大，水平位移長，地理條件特殊、環境因素敏感，在采油、注水等方面出現諸多問題，結合灘海油田生產需求，重點研發大斜度舉升工藝技術和分注技術，目前已在遼河灘海油田實施達247井次，措施增油達3.2×104t，創經濟效益7510×104元，具有廣闊的推廣應用前景。

【關鍵詞】注采工藝；柔性金屬泵；大斜度井舉升技術

一、概況

遼河灘海油氣區位于遼東灣北部，水深5m以內的灘海地區，由陸灘、海灘、潮間帶和極淺海四部分組成，總面積3475km2，該區發育古生界、中生界、沙三段、沙二段、沙一段、東三段、東二段、東一段和館陶組等九套含油氣層系，發現了太陽島、葵花島、筆架嶺、月海等4個油氣田，探明含油面積47.42km2，石油地質儲量1.2316×108t；探明含氣面積15.09km2，天然氣地質儲量47.96×108m3。

（一）地質特征

遼河灘海地區開發目的層為新生界下第三系東營組的東三段、東二段下部地層及下第三系沙河街組二段-東營組二段，受環境與位置限制，采用平臺叢式井開發，部署油井均為大位移定向井，平均位移：1530m，平均井斜角45.6°，其中最大位移2991.3m，最大井斜角79°54′。

儲層巖性以粉砂巖和細粉砂巖為主。儲層平均孔隙度為24%，滲透率為101×10-3μm2，為中孔中低滲儲層，儲層物性中等；油層非均質性較為嚴重，均質系數為0.17，級差1955，突進系數16.31，變異系數2.96。

（二）開發現狀

截至2016年12月，遼河灘海油田總井188口，開井94口，日產液1270m3，日產油274t，日產氣4.41×104m3，綜合含水79.06%，年產油11.32×104t，累產油355.11×104t，地質儲量采油速度0.45%，采出程度14.07%。年注采比0.78，累計注采比0.90，年地下虧空12.45×104m3，累積地下虧空68.14×104m3。

（三）開發矛盾

在長年的注水開發過程中，由于復雜的井身結構、儲層的非均質性及注水開發方式等方面因素導致以下幾方面矛盾凸顯：

（1）隨著區塊含水升高周期熱洗增加，在熱洗及作業中發現有部分油井漏失量大，洗井、作業后排液期長，諸多因素導致生產時率降低；

（2）由于井斜及地層出砂的影響，普通泵泵效低且易砂卡，同時管、桿磨損嚴重，桿斷脫比例增加，桿、管報廢量增大，檢泵周期短，作業井次增加，大斜度井舉升難度大、問題多；

（3）部分水井在停注過程中因出砂或污油進入管柱造成測調遇阻，加之井斜角大，井段長，分層測調成功率低，影響細分注水效果；

二、大斜度井舉升技術

（一）柔性金屬泵

該泵具有攜砂能力強、泵效高、適用泵掛深，適應井斜角大的特點。

（1）采用相互完全獨立的多級密封單元結構柱塞，各級之間相互獨立，游動閥與固定閥均強開強閉，具有防氣功能，減少漏失量。柱塞密封單元與中心桿及桿柱之間處于游離狀態，用于大斜度井及水平井采油時，桿柱的偏心力作用于導向塊，由導向塊承受偏磨，可有效消除井下泵密封單元的偏磨。

（2）柱塞整體在軸向和徑向均具有柔性，柱塞與泵筒之間的密封間隙為彈性間隙，在液柱壓力作用下，間隙值可自動補償，液柱壓力升高則密封間隙縮小，可以大幅度降低整泵的漏失量，提高泵效。

（3）單級密封單元采用非接觸式彈性間隙密封，密封單元結構短，具有不易砂卡的特點，采用非接觸式彈性間隙密封，將普通泵柱塞與泵筒之間的硬間隙變為彈性間隙，當砂粒進入柱塞與泵筒之間并形成卡泵趨勢時，柱塞可以產生一定的彈性變形，避免卡泵，并可以避免砂粒對泵筒及柱塞外表面的損傷，延長檢泵周期。

（4）采用強開強閉底閥，避免了由井斜角造成的固定閥回落滯后，泵效降低。

（5）優化固定閥球及球座材質，選用硬質合金，降低在高氣液比條件下攜砂液體對球和球座的沖蝕作用。

（二）防偏磨配套技術

對于井斜角大于30°的油井，應用了多種配套防偏磨技術：抽油桿整體扶正技術、滑動式扶正器、防磨內涂層油管主要是保護管桿，降低管桿磨損，延長檢泵周期。

⑴滑動式扶正器

工作面為三個與油管內壁曲率相同的圓弧曲面，其外表面為光滑致密的金屬固體潤滑涂層。在工作過程中，曲面可沿芯軸自動轉向，確保以一個工作曲面與油管壁發生貼合，在固體潤滑劑的作用下，可起到避免磨損的作用。該結構有利于固體潤滑劑遷移膜的形成，可有效地發揮固體潤滑劑的減磨作用，有效避免管桿之間發生磨損。

⑵整體扶正抽油桿

整桿固定螺旋扶正器能與油管內壁成均勻的圓柱面接觸，有效地避免了桿管偏磨，同時使油管內壁的蠟晶無法形成，起到了既扶正又刮蠟的雙重功效，且新型高分子納米材料的應用使得扶正器的耐磨、耐腐蝕性達到當前塑料制品的最高值。

⑶防磨內涂層油管

針對雙向保護接箍的強度過大，致使油管磨損嚴重，應用防磨內涂層油管，利用其減磨涂層技術降低管桿之間的磨損。內涂層油管是應用熱噴涂方法將復合涂料噴涂在油管內壁，通過涂層自身的減摩與耐磨性來保護、延緩抽油桿與油管的磨損，從而使油管和抽油桿延長使用壽命。

三、效益分析

截止目前累計應用247井次，平均檢泵周期延長至725天，平均提高泵效21.7%，節省檢泵59井次，節約作業費442.5×104元，光桿磨損情況逐步得到改善，減少報廢管桿9320根，節約材料費450×104元。其中筆架嶺延長檢泵周期示范區，檢泵周期由2012年的540d上升至2016年的1165d，措施累計增油3.2×104t，累計創效7510×104元。分注井測調成功率由45%提高至87%，水驅動用程度由75.5%提高至81.5%，含水上升率由5.94%降至4.9%。

四、結論

（1）遼河灘海注采工藝技術的成功，提高了大斜度水井分注壽命、測試有效率和成功率，降低了注水壓力，為大斜度井分層注水工作提供了技術保障，改善了水驅油藏開發效果。

（2）抽油機井管桿偏磨是客觀存在的，通過磨損試驗能夠更加直觀地篩選出適合現場配套應用的防偏磨裝置

（3）遼河灘海注采工藝技術為海上油井的安全生產提供了可靠的技術保障。