运用采油新工艺 解决油井出砂难题

                                              作者：  高丽萍
　　摘 要：随着油田开发进入中后期，开采难度不断加大，出砂油井成为开采有一大难题。水力喷射泵强制排砂采油技术可以为出砂油井及严重出砂油井的开采提供一种全新、合理的采油工艺方法，本文对这一采油新工艺做全面解析。 
　　关键词：出砂油井、新工艺、水力喷射泵 
　　胜利油田的开发已经进入中后期，随着开采程度的逐渐加深，出砂区块、出砂油井不断增加，目前已经严重影响正常生产，并且在出砂油井数量和出砂程度两个方面均呈现逐年加速上升的趋势。其中某些采油厂油井出砂现象较为严重。针对油井出砂现象，最初的应对措施是防砂，胜利油田在综合防排砂技术上形成了系列新工艺、新技术、新产品的技术配套，并在防砂方面作了大量的工作，几年来在复合射孔防砂技术，激光割缝筛管石充填防砂技术，氮气携砂采油技术，水力喷射泵携砂采油技术，螺杆泵采油技术，油井深部防砂工艺技术等方面都取得了较好的效果。但近年来大量的现场实践表明，单纯的防砂措施不能取得好的整体效果。对于粒径较大的砂，防砂是有效的。但出细粉砂、泥浆的油井占较大的比例，对于细粉砂，防砂措施在防砂的同时，也阻止了油的流出。另外，将大量的小粒径砂阻挡在地层内，严重影响地层的透性，降低产液量。因此，应采取防排结合的措施，提出砂井综合治理。 
　　对于不断递增的出砂量，有杆泵等常规人工举升采油系统已经无法适应，砂卡泵，磨损严重，底阀、游动阀刺漏，检泵周期短，泵效低，砂埋泵，砂埋油层等大量问题严重干扰油井正常生产。针对这一情况，合理的解决方案是强排深防——强抽，即在转抽初期采用强制排砂，将地层砂大量快速排出，短期内在地层中形成砂桥，待出砂稳定后，转入常规排砂泵强抽。 
　　针对油井高出砂期的短期强制排砂，水力喷射泵、尤其是反循环水力喷射泵人工举升系统是最为合适的强排采油技术。 
　　一、水力喷射泵强制排砂采油技术的特点 
　　采用反循环水力喷射泵人工举升技术实施出砂油井短期强制排砂水力喷射泵人工举升系统应用于常规采油一般系统效率较低，但用于短期强制排砂，可以避免长期采油时能耗过大的问题。水力喷射泵人工举升系统适用于高含砂液体的人工举升，首先，其井下泵无运动部件，不存在卡泵、砂埋阀、阀刺漏等问题，适合于大含砂量流体过泵，其次，井下管柱结构可以采用开式反循环的方式。水力喷射泵采油系统中，输出井口的流体为产出液与乏动力液的混合液，其中含有大比例的清洁动力液，可以大幅度提高携砂流体流量，采用反循环方式时，动力液由油套环空输入井下，混合液由截面积较小的油管内输出，相对于常规循环水力泵井下管柱，在混合液流量相同的条件下，能够大幅度提高混合液流速，从而提高携砂能力。 
　　可移动式水力喷射泵地面系统技术水力喷射泵举升系统的地面动力系统部分采用可移动式地面装置。常规水力喷射泵举升系统建立的投资额百分之八十左右用于地面动力系统建设，且地面系统建立耗时长，采用可移动式水力喷射泵地面动力地面装置，可以大幅度降低投资成本，缩短系统建立时间，适用于短期应用。 
　　二、水力喷射泵强制排砂采油技术介绍 
　　1.开式反循环水力喷射泵井下管柱设计 
　　井下管柱结构的设计采用开式反循环的方式。水力喷射泵采油系统中，输出井口的流体为产出液与乏动力液的混合液，其中含有大比例的清洁动力液，可以大幅度提高携砂流体流量，以提高携砂能力。另外，为了更好地提高携砂能力，采用了反循环水力喷射泵井下管柱。常规正循环方式是动力液由油管输入井下，混合液由截面积较大的油套环空输出，流速较低，携砂能力有限，易造成砂埋封隔器，导致油井大修。而反循环方式是动力液由油套环空输入井下，混合液由截面积较小的油管内输出，相对于常规正循环方式，在混合液流量相同的条件下，能够更大幅度提高混合液流速，从而提高携砂能力，满足强制排砂大含砂量的要求。 
　　2.可移动式水力喷射泵地面动力系统研究、配套与改进 
　　根据水力喷射泵强制排砂项目对地面动力系统整体性能要求，研制了水力泵混合液地面综合处理装置及耐高温防腐蚀增压装置。水力泵混合液地面综合处理装置为立式综合功能罐，其功能包括电加热、油水分离、液固分离、及动力液过滤、短时间储砂等，并具有反洗过滤器的功能。耐高温防腐蚀增压装置根据强砂的要求增大额定排量至13m3／h，增加了耐温防腐性能。经过现场试验，证明改进后的地面动力系统各项性能指标满足强制排砂要求。 
　　3.反循环水力喷射泵配套井下工具的研制 
　　反循环水力喷射泵沉没泵的下入方式可有以下三种： 
　　其一，液力起下方式。这种方式能够方便地实现起下作业及更换喷嘴、喉管，可以在四小时内以可移动式地面装置为动力通过转换流程完成沉没泵的起下检泵，节省了检泵作业费用及时间。其二，钢丝绳投捞式，这种方式机构复杂，作业成本高，必须用钢丝绳车作业；其三，随管柱下井，这种方式检泵时必须作业，检泵费用高； 
　　4.反循环水力喷射泵改进与研制 
　　反循环水力喷射泵与常规水力喷射泵相比，其喷嘴、喉管部分区别不大。但由于正反循环动力液流向不同，造成作用在泵上的压力相反。正循环水力喷射泵动力液由油管内输入，液体压力向下作用在泵上，沉没泵不需要锁定；反循环水力喷射泵在启动时及工作过程中，沉没泵有向上运动的趋势，沉没泵必须锁定，通过研制与改进，设计了可靠的底部锁定装置。 
　　5.水力喷射泵喷嘴、喉管的研究与试验 
　　胜利油田应用喷射泵采油的经验及胜利油田第一口井的现场试验证明，在高含砂井情况下，高硬度硬质和金喉管一般使用寿命仅为四小时左右，喉管频繁损坏致使整个系统无法正常运转，这是制约水力喷射泵排砂采油技术无法开展的关键技术。针对这一问题，胜利油田通过研究与试验，成功的研制出了复合材料及具有特殊加工工艺的喉管，其表面硬度可达2900HVA以上。通过现场试验证明，这种喉管目前满足了水力喷射泵强制排砂的要求，从而解决了该项目的技术关键问题。将水力喷射泵用于排砂在国内尚属首创。 
　　6.水力喷射泵强制排砂井下系统携砂能力研究 
　　其一，地层砂进井筒后进泵问题。首先应保证地层必须具有一定的供液能力，靠大产液量将地层砂携带进泵。对于出砂量较大的稠油井，可采用先注汽，提高地层温度及供液能力，使足够的地层液流入井筒，将油井出砂由井筒中携带进泵。在管柱结构上，为提高地层出砂进泵的比例，考虑用长尾管穿越油层上界，甚至穿越整个油层，可以有效降低砂埋井底的可能性，但存在砂埋管柱的风险，具体实施中必须根据具体井况制定方案。 
　　其二，砂进泵后的过泵问题。由于水力喷射泵井下泵无运动部件，不存在阀刺漏、卡泵、砂埋阀问题，适合于大含砂量流体过泵，喉管磨损问题解决后，砂可顺利通过。 
　　水力喷射泵强制排砂采油技术可以为出砂油井及严重出砂油井的开采提供一种全新、合理的采油工艺方法及短期强制排砂人工举升方法，降低出砂油井的开采成本。随着油田开发程度的不断加深，出砂油井逐年增多，该技术具有广阔的应用前景。 
　　参考文献 
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　　［2］高兰.水力喷射泵强制排砂采油技术［J］.石油钻采工艺.2004 
　　［3］马德泉.用于出砂井的水力喷射泵结构设计［J］.石油机械.2003.（07） 
　　［4］李杰.出砂油井的采油对策［J］.石油机械.2003.（07） 

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2019-07-26