大港油田電泵采油技術(shù)的研究與應(yīng)用

大港油田電泵采油技術(shù)的研究與應(yīng)用

大港油田油藏類型豐富，不同油藏地質(zhì)特征和原油性質(zhì)差異大，決定了電泵提升技術(shù)和相關(guān)技術(shù)的多樣性。為了提高大港油田電泵提升技術(shù)的技術(shù)水平，經(jīng)過(guò)多年的研究、研究、試驗(yàn)和應(yīng)用，形成了大港油泵提升技術(shù)的五個(gè)技術(shù)應(yīng)用：電泵稠化技術(shù)的配套技術(shù)；高含水和高滲井電泵固液提取技術(shù)的配套技術(shù)；電泵深泵技術(shù)；電泵井除垢預(yù)防技術(shù)；定向井電泵抽油技術(shù)的應(yīng)用。通過(guò)以上5項(xiàng)配套技術(shù)的實(shí)施,基本上滿足了大港油田現(xiàn)階段電泵抽油工藝的需要。1泵送技術(shù)的電流效率1.1電潛泵配套井筒摻水化學(xué)降粘技術(shù)針對(duì)高凝、高粘及特殊類型油藏難開采區(qū)塊,開展了電泵配套井筒化學(xué)降粘工藝技術(shù)?！熬盼濉逼陂g,大港南部稠油油田接近80%,其中以棗35區(qū)塊為首(原油密度0.948～1.0067g/cm3,50℃時(shí)原油粘度8586mPa·s),因沒(méi)有成熟的開采技術(shù)可循,為此,開展了電潛泵配套井筒摻水化學(xué)降粘工藝技術(shù),確保了棗35區(qū)塊的高效開采。1.2適時(shí)加深泵掛,及時(shí)復(fù)綠井、管井棗35區(qū)塊開采初期先后應(yīng)用螺桿泵試采未成功。經(jīng)優(yōu)化對(duì)比,采用了電潛泵抽油配套井筒摻水化學(xué)降粘生產(chǎn),所應(yīng)用的大排量電泵具有的大直徑孔道,有利于稠油進(jìn)泵,可形成穩(wěn)定的、較大的生產(chǎn)壓差,且液體熱能損耗小,利于稠油舉升。同時(shí)應(yīng)用了井下導(dǎo)流罩技術(shù),利于原油與攜有降粘劑的地下?lián)剿旌?并使電機(jī)充分散熱。實(shí)際生產(chǎn)需要嚴(yán)格控制好地下?lián)剿髁亢突瘜W(xué)藥劑的試驗(yàn)摸索等工作。初期摻水量10m3/h,單井日產(chǎn)油14t,經(jīng)摸索將摻水量控制在8m3/h時(shí),單井日產(chǎn)油達(dá)89t,獲取了穩(wěn)定產(chǎn)量,平均泵效達(dá)97%,平均檢泵周期248d,生產(chǎn)時(shí)率達(dá)95.2%。隨地層壓力下降,油井產(chǎn)能也隨之下降,為此,采取了保持合理生產(chǎn)壓差以延長(zhǎng)油井高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)期的有效措施,即追蹤液面,適時(shí)加深泵掛。投產(chǎn)較早的棗35、自6-14、棗78井生產(chǎn)1年后,遞減趨勢(shì)加大。1997年3月對(duì)3口井加深泵掛300～450m,見(jiàn)到好的效果。如棗35井日產(chǎn)油由65t上升到79t,隨后又對(duì)其它生產(chǎn)井加深泵掛,增產(chǎn)效果明顯。如軍25-27井日產(chǎn)油由37.9t上升到57.9t。棗35區(qū)塊稠油油藏的成功開采,為棗22區(qū)塊及沈家鋪地區(qū)稠油油藏開采提供了依據(jù)與經(jīng)驗(yàn)。沈家鋪地區(qū)試油投產(chǎn)7口井,采用常規(guī)工藝生產(chǎn)未成功,通過(guò)借鑒棗35區(qū)塊開采經(jīng)驗(yàn),采用電泵配套井筒摻水化學(xué)降粘技術(shù)后,均正常生產(chǎn)。2電泵提取物制備技術(shù)隨著水驅(qū)油藏開發(fā)程度的逐步提高,含水不斷上升,目前大港油田電泵井的綜合含水達(dá)92%以上,為進(jìn)一步保持穩(wěn)產(chǎn),采用電泵大排量提液技術(shù)。2.1防砂泵效果分析高含水、高滲透油藏,滲流條件好,能量充足,是電泵提液的有利一面,但同時(shí)因油層膠結(jié)疏松,多數(shù)井出砂嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)該類油藏電泵開井108口,年躺井120井次,因出砂躺井47井次,占總躺井的39%。針對(duì)該類油藏的特點(diǎn),經(jīng)過(guò)認(rèn)真摸索、試驗(yàn),針對(duì)不同含砂井況選用不同類型的大排量防砂泵取得了可喜效果(見(jiàn)表1)。由表1可知,95系列電泵適用于含砂≤0.5‰的油井;98及102系列電泵適用于含砂0～5‰的油井;全壓式固定泵適用于含砂5‰以上的油井。2000年以來(lái),在高含水、高滲透井共實(shí)施大泵提液技術(shù)74井次,排量范圍200～450m3/d,平均泵深1024m,單井日產(chǎn)液275m3,日均產(chǎn)油15t,平均含水95%,平均動(dòng)液面460m,平均檢泵周期491d。大部分井見(jiàn)到明顯效果,特別是出砂較嚴(yán)重的井,效果更加突出。如港3-32井,含砂量高達(dá)3.3%～4%,下防砂泵之前,運(yùn)轉(zhuǎn)周期不滿3個(gè)月,自2000年初下400×800型(ODI)防砂泵后運(yùn)轉(zhuǎn)周期達(dá)316d。東7-15井,因出砂嚴(yán)重,下電泵后不足1個(gè)月泵軸斷,2000年1月改下大排量防砂泵(450×800),運(yùn)轉(zhuǎn)周期達(dá)1年以上。2.2工程管理企業(yè)開井,主要指標(biāo)仍處于中下水平該類油藏?cái)鄩K小、儲(chǔ)層低滲、具有強(qiáng)水敏性,非均質(zhì)嚴(yán)重,原油物性表現(xiàn)為凝固點(diǎn)高、粘度大、膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量高,電泵工藝在該類油藏適應(yīng)性較好,但有些指標(biāo)仍處于中下水平。主要問(wèn)題:排量效率低、躺井率高、施工效果差。據(jù)統(tǒng)計(jì),該類油藏電泵開井227口,年躺井440井次,由于井筒環(huán)境而造成躺井210井次,占總躺井的48%。針對(duì)該類油藏的特點(diǎn),合理選井,采用大泵深抽、大泵強(qiáng)采、增大生產(chǎn)壓差的工藝技術(shù)。2000年以來(lái)在該類油藏共實(shí)施該項(xiàng)技術(shù)50余井次,實(shí)現(xiàn)了單井日均增液65m3,日均增油15t的良好效果(見(jiàn)表2)。3電泵深泵技術(shù)的配套技術(shù)3.1低滲透巖芯滲流規(guī)律大港油田已探明低滲透油藏儲(chǔ)量3341×104t,低滲透油田的開發(fā)是大港油田發(fā)展的潛力之一,同時(shí)也是工藝難點(diǎn)之一,以小集油田為代表的低滲油藏平均滲透率為84×10-3μm2,孔隙度為15.8%,含油飽和度為65%,縱向上層間非均質(zhì)性比較強(qiáng),層間差異大,油層頂、底部滲透率低于50×10-3μm2。低滲透油藏由于本身特點(diǎn),它與中高滲透層相比,滲流規(guī)律較為特殊。即存在“啟動(dòng)生產(chǎn)壓差”現(xiàn)象。滲流阻力和壓力消耗特別大,具有典型的非達(dá)西型滲流特征。圖1為單相水在低滲透巖芯中的滲流,由圖1看出,低滲流速度下,曲線呈非線性關(guān)系,隨著流速的提高,過(guò)渡為線型關(guān)系,流速繼續(xù)提高,則轉(zhuǎn)為紊流非線性關(guān)系。該曲線的特點(diǎn)是:直線段延伸不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn),與壓力軸相交。直線延伸與橫坐標(biāo)交點(diǎn)的壓力梯度,稱作“擬初始?jí)毫μ荻取奔础皢?dòng)壓差”,啟動(dòng)壓差與地層的滲透率有關(guān),見(jiàn)圖2。圖2表明:啟動(dòng)壓差,隨滲透率的降低而增大,滲透率越低,啟動(dòng)壓力越高。3.2現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)試驗(yàn)根據(jù)低滲透油藏特殊性的要求,對(duì)小集油田有條件的區(qū)塊考慮放大生產(chǎn)壓差。經(jīng)技術(shù)篩選評(píng)價(jià),引進(jìn)了大排量、高揚(yáng)程電泵抽油工藝及配套技術(shù),在小集油田官162、官938等6個(gè)區(qū)塊進(jìn)行20井次的現(xiàn)場(chǎng)深抽試驗(yàn),在投產(chǎn)過(guò)程中,除個(gè)別井因地層供液嚴(yán)重不足已轉(zhuǎn)抽外,其余各井均能正常運(yùn)行,平均泵掛2416m,日均產(chǎn)液108.1m3,日均產(chǎn)油17.98t。從試驗(yàn)結(jié)果分析,油井平均生產(chǎn)壓差從深抽前的7.23MPa,提高到深抽后的11.97MPa,日增液49.81m3,日增油11.13t,效果比較明顯,基本上滿足了低滲透層油田開發(fā)的需求。4電機(jī)殼上結(jié)垢形成隔熱層,結(jié)垢病防垢劑掃碼,深層低滲油藏由于地層水礦化度高、油層溫度高,使用小排量電泵時(shí),因其流道窄,易造成電泵結(jié)垢,降低泵的效率,增加流動(dòng)摩阻,或造成泵上止推力,啟動(dòng)過(guò)載。另外電機(jī)殼上的結(jié)垢形成隔熱層,導(dǎo)致電機(jī)過(guò)熱,長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)燒毀電機(jī),該類油藏電泵井較少,1999年因結(jié)垢造成泵卡、電機(jī)燒而非正常施工達(dá)40井次。為此開展了電泵井除防垢配套技術(shù)的研究應(yīng)用,見(jiàn)到了良好的效果。自2000年以來(lái),在小集、周青莊、棗園等低滲透油田,實(shí)施電泵強(qiáng)磁防垢技術(shù)10井次,化學(xué)除防垢技術(shù)19井次,其中小集及周青莊油田的部分井效果比較明顯,電泵井除防垢效果統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表4。5加工電纜卡子對(duì)定向井而言,影響電泵工藝技術(shù)應(yīng)用效果的原因是潛油電泵機(jī)組在定向井中的安裝,主要障礙即是電泵下井過(guò)程中電纜的保護(hù),它直接影響整套機(jī)組的壽命。而電纜的保護(hù)是靠將它固定在油管上的電纜卡子,多年來(lái),一直使用不銹鋼帶一次性卡子,本身存在著對(duì)電纜保護(hù)性差,作業(yè)時(shí)直接掛蹭電纜;緊固性差,有時(shí)出現(xiàn)卡子松動(dòng)落井,電纜與油管不同步而造成油井大修報(bào)廢事故;消耗量大,不能重復(fù)利用。據(jù)統(tǒng)計(jì),1999年大港油田公司400井次的非正常躺井中,有88井次是電纜問(wèn)題直接造成的,其余部分也有一定比例是因電纜保護(hù)不好,使相間不平衡而造成機(jī)組燒等問(wèn)題,既增加了成本又影響了產(chǎn)量。為克服一次性電纜卡子弊端,研制出了永久性電纜卡子。該卡子緊固可靠,整體性強(qiáng),能重復(fù)使用,操作簡(jiǎn)單并有特殊的保護(hù)電纜性能,在斜井和水平井上使用具有優(yōu)越性。永久性電纜卡子在斜井上現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況及效果對(duì)比見(jiàn)表5。6開采指標(biāo)依然較低經(jīng)過(guò)多年的探索、攻關(guān),大港油田的電泵采油技術(shù)得到了進(jìn)一步的完善、提高,但是因地質(zhì)條件復(fù)雜、原油物性差,電泵開采指標(biāo)仍然較低。電泵的高投入(每年非正常施工電泵井費(fèi)用高達(dá)5000萬(wàn)元左右),嚴(yán)重影響了開采效益。因此,加強(qiáng)電泵井管理,最大限度地減少電泵機(jī)組的故障,延長(zhǎng)機(jī)組的使用壽命,降低采油成本,增加經(jīng)濟(jì)效益,是電泵舉升工藝中的急需解決的問(wèn)題。6.1電泵井系統(tǒng)效率及用電大港油田油藏類型多,井況復(fù)雜,下電泵或轉(zhuǎn)抽時(shí),一般視生產(chǎn)需要而定,無(wú)嚴(yán)格的選井標(biāo)準(zhǔn)加以約束。近幾年統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明:每年大約轉(zhuǎn)電泵130井次,30%的的轉(zhuǎn)電泵井因效果不理想而轉(zhuǎn)抽油機(jī),增加了生產(chǎn)成本。電泵井平均檢泵周期313d,在正常排量范圍的井172口,占電泵井開井?dāng)?shù)的48.7%,平均檢泵周期383d。非正常排量效率范圍井181口,占電泵井開井?dāng)?shù)的51.3%,平均檢泵周期246d;電泵井沉沒(méi)度普遍偏高,天然能量利用低,統(tǒng)計(jì)366口電泵井,沉沒(méi)度可計(jì)算井199口,有107口井沉沒(méi)度超過(guò)了500m,平均沉沒(méi)度868m,中北部地區(qū)更為嚴(yán)重,其平均沉沒(méi)度超過(guò)了合理值的1倍以上,極大地降低了有效揚(yáng)程,造成了電能的浪費(fèi);系統(tǒng)效率低,2001年測(cè)試的89井次,系統(tǒng)效率不合理井達(dá)44井次,占總測(cè)試的49%,平均系統(tǒng)效率為19%,平均耗電為1.9kW/(100m·t),按不合格井所占比例估算,353口電泵井中共有173口排量效率不合格井,累計(jì)年耗電為1.7億度。達(dá)標(biāo)井45井次,占51%,平均系統(tǒng)效率為35%,耗電為0.79kW/(100m·t),預(yù)計(jì)全油田系統(tǒng)效率達(dá)標(biāo)井180井次,累計(jì)年耗電0.85億度,全部電泵井年耗電為2.55億度。系統(tǒng)效率未達(dá)標(biāo)井達(dá)標(biāo)后系統(tǒng)效率提高11個(gè)百分點(diǎn),使其達(dá)到30%以上,則電泵井耗電可降為1.13kW/(100m·t),全油田電泵井耗電降為1.85億度,每年可節(jié)約電能0.7億度,折合人民幣4570萬(wàn)元。因此,合理選井、優(yōu)化設(shè)計(jì)、提高電泵井系統(tǒng)效率勢(shì)在必行。6.2體制規(guī)劃?rùn)C(jī)組現(xiàn)有電泵井裝機(jī)功率普遍偏高,平均裝機(jī)功率為57.3kW,油井所需額定功率平均為32.89kW,并以50kW和65kW大功率機(jī)組居多。據(jù)2001年電泵井測(cè)試數(shù)據(jù)顯示,65kW和50kW機(jī)組比45kW和37.5kW機(jī)組平均月耗電多出14637.6度和12880.8度,目前147口現(xiàn)裝機(jī)組為50kW機(jī)組可換為37.5kW機(jī)組,162口現(xiàn)裝機(jī)組功率為65kW的機(jī)組可換為45kW機(jī)組,僅此一項(xiàng)年可節(jié)電511.7萬(wàn)度,折合人民幣2610萬(wàn)元。6.3電泵培養(yǎng)調(diào)整措施不當(dāng)電泵井生產(chǎn)維護(hù)過(guò)程中技術(shù)措施不健全,故障預(yù)測(cè)、分析不及時(shí)和調(diào)整措施不當(dāng),是造成電泵躺井率高的主要原因之一。據(jù)統(tǒng)計(jì),每年此項(xiàng)原因造成躺井約170井次,電泵井動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)和工況診斷技術(shù)的研究是減少電泵井故障,降低成本的有效途徑。7推廣低滲透油藏(1)在高凝、高粘及特殊類型油藏難開采區(qū)塊,應(yīng)用電泵配套導(dǎo)流罩井筒摻水、化學(xué)降粘技術(shù),較好地解決了特稠油井開采難的問(wèn)題。(2)采用大排量