注采一體化管柱在超稠油井上的應用

張瑞

摘要：超稠油開采主要應用常規蒸汽吞吐生產方式， 由于超稠油井吞吐周期短，洗井液對油層造成冷傷害，下泵作業時間長，工人勞動強度大，周轉材料成本高，致使超稠油開采生產成本居高不下， 制約了超稠油區塊的效益開發。為此， 研制了注汽采油一體化管柱工藝， 該工藝在稠油生產過程中的應用， 減少了吞吐、生產施工作業時間， 降低了作業費用。

關鍵詞：一體化管柱;注采;超稠油

1 常規稠油蒸汽吞吐開采要經過“ 注汽——燜井——放噴——洗、壓井——下泵——生產” 幾個過程。轉抽過程的作業對稠油的開采有諸多不利：一是放噴后不能盡快轉抽， 下泵作業導致熱損失較大， 并延長了非生產運行時間， 致使部分油井開井后生產效果較差， 周期短;二是作業過程洗井、壓井等工序易對油層造成冷傷害;三是作業施工量大， 作業成本高;四是工人作業環境危險。五是超稠油區塊原油粘度高、吞吐周期較短，吞吐、下泵作業頻繁。針對以上問題， 在超稠油區塊實施了注采一體化管柱， 將原來的開采工藝縮減為“ 注汽——燜井——放噴——生產” 過程， 大大減少了作業施工工作量， 提高了生產時率，節約了作業成本及管桿周轉成本， 取得了良好的措施效果。

2注采一體化管柱的設計

2.1注采一體化管柱的結構和工作原理

2.1.1注采一體化管柱的結構設計

油管管柱設計：尾管+沉砂一次管柱泵+隔熱油管（φ114×76mm保溫管+環空充氮）十懸掛器組成。

抽油桿桿柱設計：活塞+抽油桿+光桿組成。

采油管柱與注汽管柱的根本區別在于沉砂一次管柱泵的活塞在注汽時是在注汽孔以下， 使得注汽通道打開。而采油時上提了防沖距， 從而使得活塞在生產時始終密封了注汽孔， 保證了原油順利流到井口。

2.1.2注采一體化管柱的工作原理

注汽時，該泵及抽油桿柱同注汽管柱同時下井，抽油桿柱到底后倒扣起出光桿，將注汽孔打開，即可注汽。注完汽轉抽時，對光桿上提桿柱，長柱塞將注汽孔密封，即可轉抽生產。

2.2注采一體化管柱配套工藝

2.2.1沉砂一次管柱泵

注采一體化管柱的主體部分為沉砂一次管柱泵，該泵由短泵筒、長柱塞、閥組等組成。

總體結構采用長柱塞、短泵筒結構

泵柱塞上下兩頭始終露出泵筒兩端，從而防止砂粒進入泵筒，避免了砂卡柱塞，減輕了柱塞、泵筒的磨損，提高了整泵的使用壽命。

（2）固定閥采用雙閥結構

選用硬質合金材料，密封性和耐磨性、耐沖刷能力得到提高。同時，泵閥結構加入了具有扶正作用的復位彈簧，克服了井斜、稠油井抽油時產生的閥球關閉滯后和閥球偏落的問題。

（3）刮砂結構采用金屬與碳纖維組合方式

利用金屬材質的彈性和碳纖維的耐磨密封性，與柱塞零間隙配合，柱塞上下運動時，刮掉柱塞表面的雜物并防止雜物進入泵筒與柱塞間的間隙。

（4）注汽孔同時有泄油作用

在泵的1/3處開有注汽孔，注汽時，注汽孔露出，可注汽;生產時，長柱塞將注汽孔密封，可生產;檢泵時，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：泵隨注汽管柱提前下入，注汽作業時，柱塞下放，泵筒上的注汽孔露出，從而使油管、套管連通，熱蒸汽通過注汽孔進入泵筒與外工作筒環形空間，經泵注入地層。注蒸汽后轉抽時，上提柱塞將注汽孔密封，抽油泵可正常抽油，實現了不動管柱注采一體化。

2.2.2其它配套工藝

為了滿足注采一體化管柱工藝技術的注、采要求， 應用了與之配套的井口裝置，φ114×76mm保溫管和環空充氮隔熱技術。

（1）注采井口

注采井口是既能注汽又能采油的不動裝置。采用KR21-370L4小熱采井口。

（2）φ114×76mm保溫管

φ114×76mm保溫管能夠使井筒保溫，充分降低生產過程中的熱損失，有效降低摻油量，使超稠油順利舉升到地面。

（3）環空充氮保護套管工藝

在油井注汽前和注汽過程中， 通過專門的注氮設備從油套環空注人氮氣， 使氮氣充滿油套環空， 由于氮氣的導熱系數小、隔熱性能好， 因此， 減少了注汽時的熱量損失， 起到減少熱量損失和保護套管的雙重目的。

3現場應用情況

2017年共計實施注采一體化管柱20井次，目前可對比井7井次，平均泵效由50%提高到51.5%，提高了1.5%，平均井口溫度由35℃提高到48.5℃，提高了13.5℃，平均參油量由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減少了洗井液對地層的冷傷害，增產原油132t，見到了較好的措施效果。

4技術創新點

（1）注采一體化管柱能夠縮短作業時間，避免洗壓井對地層的冷傷害及因起隔熱管和下泵造成的大量熱損失， 從而延長生產周期，提高生產時率，降低工人勞動強度。

（2）對于周期短、低效油井， 注采一體化管柱能及時注汽及轉抽生產，減少生產過程中的熱損失， 加快生產運行節奏， 有效的提高生產效果。

（3）沉砂一次管柱泵柱塞上下兩頭始終露出泵筒兩端，采用長柱塞、短泵筒結構，從而防止砂粒進入泵筒，避免了砂卡柱塞，減輕了柱塞、泵筒的磨損，提高了整泵的使用壽命。

（4）沉砂一次管柱泵固定凡爾為雙級結構，減少含砂井凡爾漏失。

5結論

針對超稠油蒸汽吞吐周期短，注汽、下泵作業頻繁的問題，在超稠油區塊實施了注采一體化管柱，將原來的開采工藝縮減為“注汽——燜井——放噴——生產”過程，大大減少了作業施工工作量，避免頻繁作業對地層造成的冷傷害，降低工人勞動強度，節約周轉材料成本，降低生產過程中的熱損失，延長蒸汽吞吐周期，提高抽油時率，在超稠油井的效益開采中，具有廣泛的推廣應用前景。