先進(jìn)技術(shù)體系助力稠油開(kāi)發(fā)
時(shí)間：2018-10-09 14:37
來(lái)源：
作者:朱益飛
近幾年來(lái)，隨著國(guó)際油價(jià)持續(xù)在低價(jià)狀態(tài)徘徊，給油田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)帶來(lái)巨大的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)壓力，特別是稠油油藏開(kāi)發(fā)區(qū)塊，由于稠油開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的特殊性，存在著稠油生產(chǎn)開(kāi)發(fā)難度大、成本高、能耗高、效率低等問(wèn)題。為降耗稠油開(kāi)發(fā)成本，提升稠油開(kāi)發(fā)質(zhì)量和效益，各油田加大對(duì)稠油區(qū)塊開(kāi)發(fā)機(jī)采新技術(shù)新裝備的創(chuàng)新研究與應(yīng)用，形成一批先進(jìn)的稠油開(kāi)發(fā)技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)了油田稠油開(kāi)發(fā)生產(chǎn)綠色低碳、經(jīng)濟(jì)高效、高速運(yùn)行。
全金屬螺桿泵技術(shù)
該技術(shù)為世界前沿技術(shù)，主要針對(duì)稠油井采用普通橡膠螺桿泵不能熱采，或者采用有桿泵舉升泵效低等問(wèn)題而研發(fā)。從 2012 年起勝利油田科研人員立項(xiàng)中石化課題“全金屬螺桿泵的研究與應(yīng)用”，歷時(shí)五年，建立了金屬螺桿泵漏失計(jì)算模型，研制了全金屬螺桿泵金屬定子成型方法，測(cè)試出不同轉(zhuǎn)速、含水率對(duì)全金屬螺桿泵特性的影響規(guī)律，并形成全金屬螺桿泵特性評(píng)價(jià)方法及應(yīng)用模板。在此基礎(chǔ)上以全金屬螺桿泵為核心配套了注采一體化、變排量生產(chǎn)和過(guò)泵沉砂采油三種舉升模式，其耐溫可達(dá) 400 攝氏度，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的橡膠螺桿泵最高耐溫 150 攝氏度的極限。該項(xiàng)技術(shù)在稠油熱采井中應(yīng)用具有較大優(yōu)勢(shì)，截至目前已在勝利油田實(shí)施 17 井次，應(yīng)用井泵效提高 16.3%、單井日增油 1.39 噸、節(jié)電 50%，最長(zhǎng)已連續(xù)生產(chǎn) 558 天，累計(jì)增油 4,635噸，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。
井筒高溫密封技術(shù)
稠油熱采井井筒高溫密封技術(shù)一直是制約國(guó)內(nèi)外稠油油藏提高采收率的關(guān)鍵性難題，也是目前衡量蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)注汽技術(shù)高低的主要考核指標(biāo)。勝利油田的科研人員聯(lián)合北京天鼎聯(lián)創(chuàng)密封技術(shù)有限公司人員，經(jīng)過(guò)一年多的探索性研究，在高溫密封材料組合配方、密封件結(jié)構(gòu)形式及高溫材料的密封性能試驗(yàn)方法上取得突破性的進(jìn)展，研發(fā)了一種新型耐高溫復(fù)合材料。該復(fù)合材料主要由膨化預(yù)氧絲、核基石墨、聚氮環(huán)硅烷基組成，具有耐高溫，耐油、耐水特性，特別是在高溫下還不失橡膠的彈性。
該復(fù)合材料在試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá) 31天的高溫高壓密封試驗(yàn)，350℃、20MPa 壓力下能持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間密封油套環(huán)空，最高溫度 361 度，壓力最高達(dá)到 25MPa，此間還經(jīng)過(guò)多輪次的停注反復(fù)試驗(yàn)，達(dá)到了油田熱采井、 蒸汽驅(qū)井的高溫高壓密封要求。該技術(shù)已成為稠油熱采井井下封控技術(shù)的一項(xiàng)突破技術(shù)。該復(fù)合材料是一種新型長(zhǎng)久耐高溫復(fù)合材料，最高可耐溫 360 度。它的現(xiàn)場(chǎng)推廣標(biāo)志著在稠油熱采領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，也將為稠油油藏提高熱采效果提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
氮?dú)馀菽{(diào)剖注汽、凝膠堵調(diào)控水穩(wěn)油技術(shù)
該技術(shù)主要針對(duì)通常含水飽和度較高的常規(guī)稠油區(qū)塊，這種稠油區(qū)塊邊底水蔓延趨勢(shì)嚴(yán)重，就好像一個(gè)雞蛋，蛋黃是稠油，周圍都被像蛋清一樣的邊底水包裹著，并且層內(nèi)關(guān)系復(fù)雜，還有類似碎雞蛋殼的油砂體在其中，我們要做的就是完整取出蛋黃，同時(shí)不讓蛋清侵入蛋黃內(nèi)部，破壞蛋黃的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。該工藝新技術(shù)可以有效解決油井含水上升問(wèn)題，起到稠油油井控水穩(wěn)油效果，達(dá)到稠油油井既堵調(diào)堵水又 治 水 的 目 的。 例 如， 新 灘 油 田KD18-16-8 井在實(shí)施凝膠堵調(diào)工藝后，日產(chǎn)油量由措施前的 1.3 噸 /天上升到 5.5 噸 / 天，含水由 97.6%下降至 65.9%，累計(jì)增油 1219 噸。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該工藝新技術(shù)的投入產(chǎn)出比能夠達(dá)到 1:2.7，是低油價(jià)下增產(chǎn)增效的好工藝。
不動(dòng)管柱擠二氧化碳冷采吞吐工藝技術(shù)
該 技 術(shù) 工 藝 解 決 了 油 井 因 為套管破損而無(wú)法注汽增能的問(wèn)題。由于長(zhǎng)期被高溫高壓蒸汽沖刷，稠油井套管早已脆弱不堪，很容易發(fā)生彎曲、斷裂。該工藝技術(shù)就是采用不動(dòng)井內(nèi)的管柱，從油套環(huán)形空間將二氧化碳擠入油井地層，增加油井的儲(chǔ)能，提升稠油井的產(chǎn)量。利用該技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)“報(bào)廢井”起死為生，通過(guò)對(duì)目前生產(chǎn)層無(wú)法再利用的油井，也就是“報(bào)廢井”的層間潛力查找，尋求油井潛力接替層，為油井尋找下步的出路。據(jù)統(tǒng)計(jì)，勝利油田孤東采油廠利用該工藝技術(shù)共實(shí)施了 38 井次，平均單 井 日 增 油 3 噸， 目 前 累 計(jì) 增 油7,722 噸。
高溫螺桿泵泵下?lián)剿夹g(shù)
該工藝新技術(shù)主要采用“合理泵掛 + 泵下尾管 + 泵下?lián)剿禍?rdquo;的高溫螺桿泵摻水技術(shù)。在注汽開(kāi)井初期，將少量冷摻水從井口由套管進(jìn)入油套環(huán)形空間，降低泵吸入口溫度，保障泵的工作溫度在額定溫度之內(nèi)。在注汽周期末期，提高摻水溫度， 實(shí)施泵下?lián)剿♂尳嫡场?duì)于供液差的油井，技術(shù)人員通過(guò)適當(dāng)?shù)奶砑颖孟聯(lián)剿瑏?lái)保證油井沉沒(méi)度，使油井處于合理的生產(chǎn)工況區(qū)，延長(zhǎng)油井生產(chǎn)周期。該工藝新技術(shù)在紅柳油田 KD32P24 井應(yīng)用后，取得日增油 8.2 噸 / 天，累計(jì)增油 2935 噸的良好效果。
螺桿泵變頻直驅(qū)電機(jī)技術(shù)
變頻直驅(qū)電機(jī)通過(guò)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)光桿，取消了皮帶傳動(dòng)和減速箱齒輪二級(jí)減速的驅(qū)動(dòng)裝置，傳動(dòng)效率 可 以 達(dá) 到 98%， 整 體 效 率 高 達(dá)93%，變頻控制可實(shí)現(xiàn) 5~200 轉(zhuǎn)的調(diào)參范圍，調(diào)參幅度達(dá)到 5 轉(zhuǎn) /HZ的精度，避免了傳統(tǒng)螺桿泵采油系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)的更換皮帶輪、添加潤(rùn)滑油、改變生產(chǎn)參數(shù)和管理維護(hù)不便等問(wèn)題。如 PC57 為臨 58-3 塊新投產(chǎn)的一口側(cè)鉆井，因油稠、含蠟，常規(guī)泵開(kāi)采困難，要求下螺桿泵生產(chǎn)。
經(jīng)過(guò)油田開(kāi)發(fā)技術(shù)人員討論協(xié)商并與廠家結(jié)合，決定應(yīng)用變頻直驅(qū)電機(jī)實(shí)現(xiàn)可控生產(chǎn)。試驗(yàn)后開(kāi)機(jī)一次成功，初期工作頻率 10 赫茲，轉(zhuǎn)速 50 轉(zhuǎn) / 分；日液 2.4 立方米，日油 0.9 噸，動(dòng)液面 500 米，達(dá)到了初期控制液量的目的。一周后觀察供液沒(méi)變化，調(diào)參至 120 轉(zhuǎn) / 分，目前日液穩(wěn)定在 10 立方米， 日油 6.5噸，比普通螺桿泵每天節(jié)約能耗 40度，增油節(jié)能效果顯著。該新工藝技術(shù)進(jìn)一步適應(yīng)稠油開(kāi)發(fā)采油設(shè)備節(jié)能降耗的新要求，應(yīng)用變頻直驅(qū)電機(jī)替代普通電機(jī)，可以有效降低運(yùn)行成本和員工勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)稠油開(kāi)發(fā)節(jié)能降耗。
油井壓裂工藝優(yōu)化技術(shù)
該工藝新技術(shù)主要針對(duì)低滲透油藏而提出來(lái)的，以提高低滲透油藏壓裂成功率和有效率。通過(guò)對(duì)低滲透油藏主要增產(chǎn)措施的壓裂技術(shù)進(jìn)行工藝的優(yōu)化，在多薄層低滲透油藏優(yōu)化采用投球壓裂、變密度射孔壓裂等工藝，提高多薄層低滲透油藏壓裂效果；在中淺層低滲透油藏繼續(xù)推廣低成本壓裂，在提高開(kāi)發(fā)效果的同時(shí)，顯著降低了壓裂成本。該工藝具有作業(yè)周期短、施工成本低、能充分改造井段跨度大或油層厚度大油井的優(yōu)點(diǎn)。利用該工藝技術(shù)在大 31-1 塊、羅 35 塊等中淺層低滲透油藏實(shí)施低成本壓裂 14井次，平均單井日增油 4.47 噸。勝利油田義 99 井區(qū)具有油藏埋深，低孔低滲，油層溫度高，閉合壓力大，自然產(chǎn)能低等油藏區(qū)塊特點(diǎn)，利用該新工藝技術(shù)先后在該井區(qū)實(shí)施油井壓裂工藝新投 13 口，累增油 4,074 噸，平均單井日增油 5.23噸。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，該工藝新技術(shù)共實(shí)施各類壓裂 36 井次，目前日增油 174噸，累增油 14,284 噸，有效率達(dá)100%。同時(shí)，勝利油田還相繼完善配套了限流壓裂、投球壓裂、機(jī)械分層壓裂、 定向井壓裂、 壓裂降濾失、全程破膠工藝、壓裂裂縫監(jiān)測(cè)等優(yōu)化工藝技術(shù)，使油區(qū)超深低滲透油藏和多層油藏享受到了壓裂新工藝增產(chǎn)增效的甜頭，為油田實(shí)現(xiàn)低成本、綠色低碳、經(jīng)濟(jì)高效稠油開(kāi)發(fā)生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。
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