一種低成本長效分層采油技術的研發與應用

孫麗英 葉勤友 孫 偉

（吉林油田油氣工程研究院 吉林松原 138000）

隨著油田開發進入中后期，油水關系進一步復雜，層間矛盾進一步突出。傳統分采泵分層采油管柱在應用中暴露出不適應性：一是傳統分采泵分采管柱由于結構限制，只能采用壓重式封隔器，坐封導致管柱受壓彎曲。并且在抽汲過程中，中性點以下管柱始終處于壓縮彎曲狀態，加劇了柱塞與泵筒及油桿與油管間的偏磨，綜合表現為桿斷、桿脫、管漏事故發生率高，檢泵周期短，導致免修期變短。二是地層出砂，傳統分采管柱防砂措施少，增加砂卡泵筒、砂卡封隔器事故的發生，導致免修期變短。三是中深井時，壓重式封隔器坐封難度增加。針對上述問題，開展了低成本長效防磨防砂分采管柱研發。

1 低成本長效分層采油管柱技術特點

1.1 管柱組成與功能

該分采管柱由新型分采泵、防轉伸縮補償裝置、安全接頭、液壓封隔器、定壓凡爾、除泥沉砂裝置、絲堵等組成（圖1）。各關鍵工具功能如下：

（1）液壓封隔器：起到封隔環空，隔開生產層的作用。坐封方式為打壓坐封，避免了壓重封隔器坐封時對管柱的壓力作用。

（2）新型分采泵：有兩套進油和出油閥組，分別對應不同層位，保證不同層液體在抽汲過程中由不同的液流通道被舉升到油管中，互不干擾，實現分層開采。

（3）防轉伸縮補償裝置：工作時，上下接頭可相對伸縮，改善管柱受力狀態，保護下部封隔器不受管柱蠕動影響而失效。

（4）安全接頭：管柱起出時一旦遇卡，可旋轉脫開，安全打撈。

（5）定壓凡爾：配合液壓封隔器坐封使用。

（6）除泥沉砂裝置：下層流體由除泥沉砂裝置流進下泵進液閥，對下層流體起到濾砂除垢的作用。

1.2 基本原理

低成本長效分層采油管柱原理是：不使用常規管式泵，采用新型防砂分采泵。管柱下到預定位置，液壓封隔器封隔油套環空，隔開有壓力干擾的油層，形成兩套壓力系統。生產時，不同層液體分別流經新型分采泵內不同流道被舉升，上層液從分采泵側向閥進入泵筒與中心管的環空最終進入上泵筒，下層液從分采泵底部凡爾進入泵的下泵筒，互不干擾，實現分層開采。液壓封隔器坐封避免了壓重封隔器坐封過程導致管柱受壓彎曲的弊端。

1.3 設計原則

傳統分采管柱由于分采泵內部結構，不能實現導壓過液，配套封隔器只能使用壓重封隔器，致使管柱在坐封過程、抽汲過程中受壓彎曲。并且傳統分采管柱蠕動易解封、管柱偏磨問題已經成為滯約發展及推廣的關鍵難題。針對問題癥結，通過論證從工藝及管柱總體配套工具上著手改進設計。

（1）新型分采泵結構改進，可實現打壓坐封，實現了配套應用液壓封隔器。

（2）研發的新型液壓封隔器（Y441）和防轉伸縮裝置結合使用，解決了管柱受壓彎曲產生偏磨，并消除了抽汲過程中管柱受摩擦力產生的伸長或縮短變形量。

（3）針對上下層進液口，設計了防砂濾罩和除泥沉砂器，起到濾砂除垢的作用。

（4）液壓封隔器坐封、錨定簡單可靠，可用于機械式封隔器坐封困難井的卡封。

1.4 關鍵工具——新型分采泵

新型分采泵包括上泵和下泵，由上泵筒總成、柱塞總成、下泵筒總成、分流閥總成、導壓過液總成、橋式雙通道進液總成、排液閥組總成、防砂機構等組成。具有導壓過液、抽汲不同分采層段流體、舉升流體、濾砂除垢防砂進泵筒等作用。

工作原理：封隔器坐封前，下泵進液閥組處于常開狀態，起到導壓過液作用。坐封后柱塞碰撞復位。生產時兩個吸入凡爾分別抽汲分采上層和下層，上層產液通過橋式分流閥側向進液口進入中心管，經雙流接頭變道從外筒與下泵筒環空流過進入上泵筒，下層產液經篩管、除泥沉砂器從下泵進液閥進入，經雙流接頭變道進入中心管內直達下泵筒。當柱塞上下運動時，串聯的兩級活塞作同步運動，在上泵游動閥和上泵固定閥之間，以及下泵游動閥和下泵固定閥之間形成兩個容腔。上沖程時，上、下游動閥由于油管內液柱壓力作用關閉并排液，同時容腔容積增大，壓力降低，固定閥打開，兩層液體分別進入泵內各腔，互不干擾。下沖程時，固定閥關閉，兩層液體由各自出油閥排出，在上泵筒內混合，由總出油閥排出。

2 現場試驗

經過充分準備，2016年8月在英臺采油廠現場試驗6口井。現選取其中方+502-3進行典型井分析。該井屬英臺采油廠四隊油井。2008年新井壓裂投產，動用74/20小層和48/10小層，根據測壓資料和地質資料判斷，兩層間存在層間干擾。

該井措施前：日產液31.8噸，日產油1.21噸，含水96.2%，措施前為φ56mm泵。根據該井分層測產資料分析，高壓層主要是產水層，受抑低壓層日產量只有5方左右。為了穩油控水，減少無效水循環，降低油水分離成本，綜合分析選擇泵型為φ44/32mm的分采泵即可滿足分采需求。

該井措施后，日產液控制在21噸左右，最高日產油達3噸。截至11月16日，日產油仍穩定在2.04噸，含水降達到91%左右。

3 結論

（1）對比結果：產油上升、含水降低。達到預期的穩油控水的分采效果。

（2）措施后示功圖正常，低壓產層由于不受抑制，能量得到釋放，功圖甚至出現連抽帶噴態勢。

綜合看來，低成本高效分層采油管柱具有成本低、操作簡便、分層效果準確可靠的優點，相信經過不斷的完善改進，在不久的將來必將為注水開發油田提高油井采收率發揮重要的作用。