稀油作動力液射流泵技術在旅大稠油油田的應用

劉正偉,解廣娟,楊 程,張瑞綱

（1.中海油田股份有限公司,天津塘沽300452;2.天津機電職業技術學院,天津紅橋300131;3.中海油能源發展監督監理技術公司,天津塘沽 300452）

稀油作動力液射流泵技術在旅大稠油油田的應用

劉正偉1,解廣娟2,楊 程3,張瑞綱3

（1.中海油田股份有限公司,天津塘沽300452;2.天津機電職業技術學院,天津紅橋300131;3.中海油能源發展監督監理技術公司,天津塘沽 300452）

旅大27-2油田是一個多含油層系,各油組原油黏度差異大。東營組為稀油,地面原油黏度4.8～6.0 mPa·s,適合采用電潛泵開采;而明化鎮組稠油油藏地面原油黏度1 052.0～5 369.2 mPa·s,地面原油密度0.968～0.989 g/cm3,常規的電潛泵難以正常開采,若采用常規熱采方式開采,將會花費巨大的成本。因此嘗試以同一油田的下部東營組稀油作為射流泵的動力液,對上部明化鎮兩口稠油井選擇射流泵試驗開采。經對該油田兩口稠油井A14h、A15h現場應用,油井產量達到ODP配產,生產穩定。這為該類型油田的后續開發積累了經驗。

稀油;動力液;射流泵;稠油;采油工藝

Abstract:Viscosity of crude oil in LD 27-2 oil field was different in different layers.Light oil mainly existed in Dongying formation and viscosity was 4.8 ～ 6.0 mPa·s,and it was produced by electric submersible production.Heavy crude oil existed in Minghuazhen formation and its viscosity was 1 052.0～5 369.2 mPa·s,surface oil density was 0.968 ～ 0.989 g/cm3,so it is difficult to use electric submersible pumps for oil extraction.Therefore,we try to use crude oil in Dongying formation as power fluid to extract oil from Minghuangzhen A14h well and A15h well using jet pump.After field application,oil production was stable and reached ODP production proration,and cost was reduced.This is the first application of jet pump production using light oil as power fluid in offshore heavy oil field and some proposals to improve this technology was also put forward in this paper.

Key words:light oil;power liquid;hydraulic jet pump;heavy oil and oil production

眾所周知,海上稠油油田開發難度大,采用的工藝技術應能夠適應海上復雜多變的海況、氣象,以保證人員和設施的安全,從而保證油田的正常生產[1]。在舉升工藝上,同樣要求能夠根據油田的實際情況,恰當的選用合適的機采方式。

旅大27-2油田是一個多含油層系,各油組原油黏度差異大。該油田下部東營組為稀油,可采用電潛泵開采,但對上部明化鎮組稠油油藏不適合。如果采用常規熱采方式開采明化鎮組稠油油藏,需要熱采生產管柱、租用蒸汽吞吐設備等,將花費高額成本。因此嘗試以同一油田東營組稀油作為射流泵的動力液,對明化鎮組稠油選擇射流泵試驗開采,稠油黏度將大幅降低,更有利于射流泵舉升。經對A14h、A15h兩口稠油井進行現場試驗應用后,產量穩定,超過ODP配產要求。在旅大27-2油田的首次成功應用為該類型油田的后續開發積累了經驗。

1 油藏特點

旅大27-2油田油層深度1 500 m,自下而上依次為東營組、館陶組和明化鎮組,其中明化鎮組油藏屬于重質稠油油藏。旅大27-2油田屬于正常的溫度和壓力系統,壓力系數為1.0,地溫梯度為2.6℃/100 m。儲集層巖性主要為細—中粒巖屑長石砂巖,顆粒分選中—好。

旅大27-2油田東營組為稀油,地面原油黏度4.8～6.0 mPa·s,采用電潛泵開采;而明化鎮組稠油地面原油黏度1 052.0～5 369.2 mPa·s,地面原油密度 0.968～0.989 g/cm3,含蠟量0.68%～18.32%,膠質瀝青質 4.31%～45.36%,凝固點 -8～+18 ℃。因此,采用常規的電潛泵機采方式難以正常開采。

2 稀油作動力液射流泵開采旅大27-2稠油油田的應用

2.1 射流泵優選和生產管柱設計[2]

射流泵井下裝置包括:射流泵井下機組、封隔器、油管及井口裝置;配套地面設備包括:高壓泵機組、動力液處理、加熱裝置、計量儀表等。生產方式為反循環式,即動力液由油套管環空進入射流泵,與地層液體混合后從油管返回到地面生產流程。射流泵工作管柱結構如圖1所示。

射流泵工作筒為滑套結構,連通油套管和射流泵,是射流泵動力液從油套環空進入的通道。射流泵靠井下固定裝置（鎖芯）安裝在工作筒（滑套）內,通過鋼絲作業和專用投撈工具進行安裝和打撈作業。采用反循環式射流泵,更換射流泵喉管和噴嘴時需要進行起下管柱作業或連續油管投撈;對喉管和噴嘴的選取,應根據每口井產能和地面設備情況,對比分析不同尺寸喉管和噴嘴對油井產液量的影響,在固定喉管和噴嘴時,還應考慮不同的環空動力液的注入排量和注入泵壓對油井產液量的影響。

圖示:1.井下安全閥;2.“X”型滑套（內裝射流泵）;3.電子壓力計;4.定位密封總成;5.倒角帶孔管;6.帶孔圓堵;A.頂部封隔器;B.油藏保護閥;C.5-1/2”盲管;D.5-1/2”梯級優質篩管。

2.2 稀油作射流泵動力液技術

2.2.1 所用動力液的技術難點

本文所用動力液的技術難點在于:（1）動力液液體不同。其它油田多采用處理后的污水,而本油田采用的是油田下部油層的稀油,對動力液設計的考慮因素更加細致,如,動力液與地層產液的配伍性問題、混合液乳化問題、黏度問題、動力液指標確定問題等;（2）動力液地面供給處理流程不同,即增壓設備、供給設備、處理設備等一系列裝置都與其它海上油田及陸上油田不同。

2.2.2 射流泵采用稀油作動力液的工藝要求

在開采明化鎮組稠油時,采用東營組產出的稀油,經過井口分離器脫水脫氣處理后作為射流泵采油的動力液。稀油動力液注入前所含固體顆粒直徑要求小于0.5 mm,體積含量要求小于0.05%。稀油動力液注入前最大限度減少自由氣體的含量,并且不含腐蝕性物質。稀油動力液注入時溫度不低于45℃、壓力不低于12 MPa。動力液供給系統最小注入排量為200 m3/d,且供給系統運轉穩定,注入排量及壓力恒定,供給系統異常停泵出現幾率最小。地面動力液供給系統配置緩沖罐,動力液增壓進入每口井前需配備計量裝置進行計量。射流泵對動力液水質的要求不高,只要過濾掉機械雜質和除掉細菌即可使用。

射流泵生產采油時,需要較高的吸入壓力以防止氣穴;由于機械效率較低,所需輸入功率比一般水力泵要高;生產中要求動力液量要計量準確,油井產液要計量準確,油井含水要化驗準確,否則,將影響油井產量計算的準確性,進而影響油井的動態分析。

2.2.3 動力液地面流程

對于海上油田來說,動力液的存儲、供給以及地面機組的配套,都需要安裝在采油平臺上。旅大27-2油田射流泵使用的動力液為東營組的稀油,與油田注水系統共用一套流程（圖2）,經井口管匯分配到每一口射流泵井。每口射流泵井的實際注入量通過針型閥調整,用渦輪式動力液流量計計量,管匯額定壓力10 MPa。動力液和注水泵為電機驅動的三缸柱塞泵,共有3臺機組（1臺為備用）,總排量為1 000 m3/d,總功率為225 kW。在油田實施注水前,3臺泵全部向射流泵供動力液。

圖2 射流泵采用稀油作動力液地面流程圖Fig.2 Flow chart of hydraulic jet pump with light oil as power fluid

2.2.4 動力液的設計

鑒于上述稀油作動力液的工藝要求,需詳細研究稠油在不同含水率下的溫—黏關系、井筒溫度與壓力隨深度的變化,以便設計出最優的動力液。

（1）選擇合適的動力液量與稠油井產液量的體積比

根據參考文獻[3]和實驗室實驗結果,表明旅大27-2油田射流泵所需動力液量與稠油井產液量的體積比選擇1∶1,降黏效果較好。

（2）動力液中固體顆粒粒徑

據調研結果與實驗室研究,對泵舉升影響的主要是動力液中固體顆粒含量及大小,推薦顆粒介于噴嘴大小的1/2～1/3之間。

（3）溫—黏關系

含水稀油作為動力液對開采過程可能會有兩個方面的影響:（1）含水后在某個階段會增加混合原油的黏度,引起更大壓降,增加能耗;（2）在射流泵噴嘴處油水可能有時不均勻引起能量分配不合理。所以,對旅大27-2油田明化鎮稠油在不同含水率下的溫—黏關系進行分析顯得特別重要。

通過對其進行試驗分析（圖3）,表明含水率40%～70%和小于40%的原油黏度隨溫度變化明顯不同,當溫度在50～70℃之間,含水大于40%的原油黏度不到100 mPa·s。根據調查和研究,確定旅大 27-2油田明化鎮兩口稠油井（A14h、A15h）產液含水小于60%時,選擇射流泵試驗開采,以熱稀油作為動力液;而產液含水大于60%后,改為電潛泵生產。

（4）井筒溫度、壓力隨深度變化

圖3 旅大27-2油田明化鎮組稠油黏度在不同含水率下隨溫度變化Fig.3 Curve of variation of viscosity with temperature according to different water cut for Minghuazhen formation heavy oil in LD27-2 oilfield

通過對正常生產中的井筒溫度隨深度的變化的模擬結果（圖4,模擬基礎數據見表1）,表明在動力液注入量50 m3/d時,壓力呈直線梯度下降,而溫度在井深580 m處,出現正常拐點。對上述模擬結果進行計算,目前兩口稠油井注入溫度至少要保持在用作動力液的稀油的析蠟點5℃以上,注入壓力為12 MPa。

圖4 井筒溫度、壓力隨深度變化曲線Fig.4 Curve of variation about wellbore temperature and pressure

表1 旅大27-2油田井筒溫度模擬計算基礎數據Tab.1 Basic data of wellbore temperature simulation for LD27-2 oilfield

（5）動力液設計

根據上述溫黏關系和井筒溫度、壓力隨深度的變化的模擬結果,設計了旅大27-1油田的動力液（表2）。

表2 旅大27-2油田動力液設計Tab.2 Result of power fluid design for LD27-2 oilfield

2.3 啟泵投產技術

調節采油樹油嘴至最大（51 mm）,連接平臺壓井泵管線至油套環空,利用平臺壓井泵往環空注入柴油5 m3,注入排量10～20 m3/d,注入壓力控制在12 MPa以內;改為注入地熱水作為動力液,進行試生產,注入排量為80 m3/d,注入壓力為8～12 MPa,根據返排時生產壓差調節油嘴;穩定生產后,改為注入稀油動力液轉為正式生產。注入液排量為80 m3/d,注入壓力為8～12 MPa。

3 采用稀油作動力液射流泵在旅大油田的應用效果

LD27-2-A14h和A15h井ODP配產（產油量）分別為24.7 m3/d和20 m3/d。該油田投產后,兩口井實際產油量（不包括東營組稀油）分別為43 m3/d和38 m3/d,目前兩口井已穩定生產90天。采用稀油作動力液射流泵采油效果十分明顯。

4 結論和建議

（1）旅大油田利用該油田東營組稀油作射流泵的動力液,開采同一油田的另一個層位明化鎮組稠油,現場實際應用表明效果良好。

（2）旅大27-2油田射流泵所需動力液量與稠油井產液量的體積比按1∶1,降黏效果較好;影響泵舉升的主要因素是動力液中固體顆粒含量及顆粒大小,建議顆粒直徑是噴嘴大小的1/2～1/3。

（3）稀油動力液中,對于稀油中固體顆粒大小、含水比例、含氣以及稀油與稠油之比等關鍵參數,還需要做進一步的研究。

（4）稀油作動力液射流泵開采稠油技術可以應用在類似稠油油田。

[1]孫寶全.海上油田水力射流泵采油工藝技術[J].石油機械,2008,10:60-62.

[2]李成見.射流泵在渤海埕北稠油油田的成功應用[J].中國海上油氣,2005,17（2）:108-111.

[3]張大椿,唐善法,丁洪坤,等.水力噴射泵舉升稠油摻稀比影響因素研究[J].斷塊油氣田,2009,16（4）:92～94.

Technology of hydraulic jet pump using light oil as power fluid in LD heavy oil field

Liu Zhengwei1,Xie Guangjuan2,Yang Cheng3,Zhang Ruigang3

（1.China Oilf ield Services Ltd.,Tanggu300452;2.Tianjin Institute of Electrical and Mechanical Technology,Hongqiao300131;3.Supervision Branch of CNOOC Energy Technology Development Co.,Ltd.,Tanggu300452）

TE345;TE355.5

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.04.076

1008-2336（2010）04-0076-05

2010-06-08;改回日期:2010-07-12

劉正偉,男,1978年生,碩士,現從事海上石油完井相關技術工作。E-mail:liuzw@cosl.com.cn。