注聚區(qū)低摩阻抽油泵

趙云明

[摘 要]三次采油聚合物驅(qū)抽油機井因聚合物濃度增加，桿柱下行阻力變大，桿柱產(chǎn)生彎曲，引起抽油桿偏磨油管，造成桿斷、管漏，抽油機井檢泵周期縮短。為了降低聚驅(qū)抽油機井桿柱下行阻力，減緩桿管偏磨，延長檢泵周期，開發(fā)應(yīng)用了低摩阻抽油泵。為了改善低摩阻抽油泵在聚驅(qū)抽油機井中的應(yīng)用效果，采用理論分析與室內(nèi)試驗相結(jié)合的方法，對低摩阻抽油泵結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了優(yōu)化設(shè)計，并編制了低摩阻抽油泵結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計軟件，合理確定了低摩阻抽油泵的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。同時建立了選泵、檢泵模板，對低摩阻抽油泵在聚驅(qū)抽油機井中的應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。數(shù)百口井現(xiàn)場試驗應(yīng)用表明，低摩阻抽油泵達到了降低摩阻，減緩桿管偏磨，延長檢泵周期的目的。 更多還原。

[關(guān)鍵詞]化學(xué)驅(qū) 低摩阻泵 注聚 優(yōu)化設(shè)計

中圖分類號：S704 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）26-0397-01

1.基本情況

錦16塊構(gòu)造上位于遼河裂谷盆地西斜坡南部，上報探明原油地質(zhì)儲量2523×104t，含油面積3.92km2。

內(nèi)部主要發(fā)育北東向和近東西向兩組斷層，構(gòu)造形態(tài)為兩條北東向正斷層所夾持的南傾的鼻狀構(gòu)造構(gòu)造上陡下緩，地層傾角3～4°。造高點在錦2-22-43C井附近，構(gòu)造最淺埋深為1282.4m，構(gòu)造幅度130m左右。其余的9條斷層為次要斷層，斷距較小，活動時期短，使構(gòu)造和油水關(guān)系進一步復(fù)雜化。

該塊儲層巖性以含泥不等粒砂巖、細-中砂巖為主，砂體碎屑物成分以石英、長石為主，巖屑次之。平均孔隙度29.8%，平均滲透率0.3053mm2，屬于高孔-高滲儲層。

錦16塊化學(xué)驅(qū)于2011年正式投入生產(chǎn)，總井48口，開井45口。目前該試驗區(qū)塊85%油井出現(xiàn)見聚現(xiàn)象，見聚濃度最高可達711mg/l，隨著采出液中聚合物濃度的增大，隨之而來為油井生產(chǎn)帶來一系列生產(chǎn)難題：（1）受軸向力和法向力的共同作用，使抽油機運行中舉升負荷和下行阻力增大，引起抽油桿下行滯后和爬桿效應(yīng)而發(fā)生桿管偏磨。（2）聚合物對巖石膠結(jié)物造成破壞、生產(chǎn)壓差的增大加劇了地層巖石骨架的破壞，造成出砂加劇。（3）產(chǎn)出液粘度增大，不利于柱塞泵凡爾的開關(guān)，增加了產(chǎn)出液的進泵阻力，使得生產(chǎn)中部分采出井出現(xiàn)泵工況差等不正?，F(xiàn)象，影響抽油機井產(chǎn)量和系統(tǒng)效率。

2.化學(xué)驅(qū)井生產(chǎn)特點

（1）油井見效差異大

在聚合物驅(qū)過程中，由于地質(zhì)條件、油層連通及開發(fā)狀況的差異，油井的見效特點也各不相同。根據(jù)油井見效時間與聚合物的突破時間，見效井可分為3種類型：

一是油井先見效后突破；

二是油井見效與聚合物突破同時；

三是油井先產(chǎn)出聚合物，后見到降水增油的效果。

（2）產(chǎn)出液粘度發(fā)生變化

采出液聚合物的濃度在突破油井后，隨著聚合物的不斷注入，采出液濃度也不斷增大。在產(chǎn)出液中聚合物含量分為三個階段，聚合物質(zhì)量濃度在200mg/L以下為低含量階段，在200mg/L-400mg/L之間為中含量階段，在400mg/L-600mg/L之間為高含量階段。

（3）產(chǎn)液量變化較大

注入聚合物后，由于聚合物溶液粘度高，再加上油層對聚合物吸附捕集而引起滲流阻力增加，油井產(chǎn)液能力下降；但隨著聚合物注入量的增加，聚合物突破后，當(dāng)采出液濃度達到某一值時，產(chǎn)液指數(shù)趨于穩(wěn)定；以后驅(qū)油效果緩慢下降，采出濃度上升，采液指數(shù)趨于穩(wěn)定或穩(wěn)中有升。

3.低摩阻抽油泵原理

聚合物水溶液在縫隙中流動時，表現(xiàn)出粘彈性效應(yīng)，這一現(xiàn)象在國內(nèi)外許多有關(guān)聚合物溶液流動阻力的室內(nèi)試驗中都得到了證實?？梢杂脙蓚€明顯的不同過程來描述聚合物在地下多孔介質(zhì)中的流動特性：剪切流動和拉伸流動。因此，溶液的有效粘度由剪切粘度和彈性粘度組成。聚合物溶液在低磨阻泵縫隙中的流動和在孔隙介質(zhì)中的流動很類似，都要不斷地拉伸和壓縮；另一方面，在縫隙中流動的剪切速率一般較高。在這樣的條件下，溶液的有效粘度變得很高。

低磨阻泵的依據(jù)是環(huán)型槽降壓密封的原理。在柱塞表面開有很多環(huán)形槽，在保證泵效的前提下，可以通過增大柱塞與泵筒的間隙，縮短柱塞有效長度，來達到降低摩阻的目的。流體經(jīng)過收縮、擴張的流道，局部阻力增加，可以減少漏失。與常規(guī)柱塞泵相在相同漏失量的情況下，低摩阻泵的間隙還可以放大，進一步降低柱塞與泵筒之間的摩擦。

4.低磨阻抽油泵漏失量的計算

聚合物溶液在低磨阻泵縫隙中呈現(xiàn)的流變特性極其復(fù)雜，與在常規(guī)泵縫隙中的流動不完全相同。它不僅取決于聚合物本身的性質(zhì)，與柱塞環(huán)狀槽的結(jié)構(gòu)及二者之間的相互作用也有關(guān)。在常規(guī)泵的縫隙中，溶液只受剪切力作用，但在低磨阻泵的縫隙中存在收縮、擴張的過程，有拉伸應(yīng)力產(chǎn)生，出現(xiàn)彈性行為。流體反抗拉伸表現(xiàn)為有效粘度增加，出現(xiàn)脹流性特征。這種特征引起壓力降，減緩了聚合物流體在縫隙中流動速度，也就減少了低磨阻泵的漏失量。

可以看出漏失量和液體的粘度成反比，對于聚合物溶液來說，這里的粘度就是有效粘度。低磨阻泵的結(jié)構(gòu)決定了縫隙中流動的溶液彈性粘度大大增加，使得有效粘度增加，因而漏失量降低了。

5.現(xiàn)場應(yīng)用

2014-2015年現(xiàn)場應(yīng)用低摩阻抽油泵15井次，其中：∮70×6Ⅱ低摩阻泵11臺，∮57×6Ⅱ低摩阻泵4臺。措施后平均單井檢泵周期延長100d以上，提高泵效20%。

6.結(jié)論

油井產(chǎn)出液含聚濃度不斷升高，注聚區(qū)油井偏磨較重，躺井率上升，泵效降低，低檢泵井增加，油井作業(yè)維護量增加。通過作業(yè)井解剖分析，認為目前抽油泵柱塞結(jié)構(gòu)不適應(yīng)聚區(qū)采油。普通泵的柱塞和泵筒配合間隙較小，而對注聚區(qū)油井來說，由于井液見聚后粘度增大，攜砂能力增強，使得柱塞與泵筒之間容易形成半干摩擦，而且液流從柱塞與泵筒縫隙流過時的阻力增大，從而使得油井負荷增大，引起偏磨、桿脫、桿斷等事故。其次，由于柱塞與泵筒之間有圓環(huán)形縫隙，也就使得泵在抽汲過程中產(chǎn)生漏失，加之井液對柱塞的腐蝕加劇，造成漏失量加劇，從而降低泵效和泵使用壽命。低摩阻抽油泵的成功應(yīng)用，真正地起到減小漏失量、延長檢泵周期的作用，并將泵效大幅提高，具有廣闊的推廣應(yīng)用價值。