空心抽油桿在采油工程中的應用

魏冉

摘 要：稠油開采實際開展的過程中，一直存在了一定的難題，針對此可以進行黏溫特性的分析，并確定其流變性質，在此基礎上可以進一步確保采油工程開展的有效性。

關鍵詞：空心抽油桿;采油工程;數值模擬

1、前言

抽油機井實際應用的過程中，同軸雙空心抽油桿有著良好的應用特性，可以有效的解決采油筒降粘舉升問題，進而可以有著良好的應用效果，針對此文章分析了其具體應用。

2、影響稠油黏度的因素

學者研究普遍認為：存在于膠質瀝青中的金屬微量元素Ni、V是影響稠油黏度的關鍵因素，含水與黏度關聯程度很大，除去或降低稠油中Ni和V的含量及其賴以存在的瀝青質和膠質必將大大降低稠油黏度。在對澤70-9X1井應用SARA法研究表明：稠油中分散相由膠帶中心（瀝青質）和其表面或內部吸附的可溶物質構成，以超分子結構狀態存在的瀝青質從小到大包含許多相對分子質量數約為1000的結構單元薄片，并不存在截然變化的相界面，超分子結構并不是緊密堆積的，低層次的結構在某種分子間力作用下可以連接、聚集形成較高層次與分子芳香性及雜原子含量有關的超分子結構。集中在膠質、瀝青質組分中的S、N、O等雜原子含量決定了分子極性和形成—OH和—NH鍵的能力，增大分散相的體積。瀝青質膠粒具有較大的空間延展度，造成稠油的高黏性。

3、澤70-9X1井稠油的黏溫特性及流變特性

3.1稠油的黏溫特性

稠油微觀結構的復雜性在宏觀上表現為黏溫特性及流變特性的復雜性，將澤70-9X1稠油加熱至80℃恒溫1h，連續以1.0℃/min的溫度梯度降溫，在剪切速率9s?1下，用德國哈克公司RS3000旋轉黏度計測量在不同溫度下的黏度值，當溫度低于50℃時，隨著溫度的升高黏度呈劇烈降低趨勢。其黏溫回歸關系較好地符合Arrhenius方程，這與文獻的結論是一致的，即溫度越低，稠油黏度對溫度變化越敏感。這說明在澤70-9X1井稠油內部粒子間的作用力在溫降過程中不僅僅是范德華力，而且稠油的內部微觀結構也發生了變化，導致稠油黏度隨溫度降低而急劇升高。

3.2稠油的流變特性

澤70-9X1井稠油在80℃時黏度988.36mPa·s，但是表現為牛頓流體仍有寬的溫區“窗口”，研究表明其反常點41℃，當溫度高于41℃時表現為牛頓流體的分散膠體體系;低于41℃時表現為非牛頓流體，體系中超分子結構形成的膠體體系增強，蠟晶析出參與顆粒聚集體，具有剪切變稀的非牛頓特性。同時測得41℃、35℃、30℃、25℃的黏溫關系表明，其流變模型遵從賓漢姆流型模式。

4、澤70-9X1井同軸雙空心桿循環熱水模型

依據澤70-9X1井稠油的黏溫、流變特性及周廣厚螺桿泵開采重油理論，采用史維秀提出的降黏方法研究螺桿泵配套同軸雙空心抽油桿工藝循環熱水降黏，建立井筒舉升換熱模型，選取循環水入口溫度85℃、80℃、75℃、70℃考察原油在舉升過程中的溫度分布及降黏效果。同軸雙空心抽油桿下深1200m，內管（隔熱管）外徑25mm、內徑17mm，外管內徑42mm。循環水加熱后由井口從熱導率很小的內管進入輸送至1200m處改變方向井口流動，熱水向原油傳熱，溫度大幅度下降，原油從泵出口往井口流動的過程中，最初溫度迅速升高，達到峰值后降低。循環熱水及原油舉升過程中溫度變化是熱水、原油及大地溫度耦合的結果。可知：循環熱水入口溫度為85℃、80℃、75℃時，隨著循環熱水入口溫度的降低，原油溫度峰值出現的位置遠離泵出口，但原油需要舉升更遠換熱才能達到峰值。原油往井口舉升過程中黏度不斷發生變化，但不能量化降黏效果。依據天津大學史維秀提出的目標函數對數據進行處理，得到不同循環熱水入口溫度時原油整個舉升過程的降黏率，計算結果表明：循環熱水入口溫度為85℃、80℃、75℃、70℃時，原油整個舉升過程降黏率分別為96.89%、96.53%、94.67%和94.18%。隨著循環熱水入口溫度升高，原油降黏率增大，但降黏率增大幅度變小。在現場生產實踐中將循環水進口溫度控制在一定的范圍，能達到既節能又能滿足生產的要求。

5、空心抽油桿熱洗技術配套及應用效果分析

5.1結構組成及熱洗原理

主要由熱洗閥、空心抽油桿、注入懸接器、配套件等組成。利用在井筒油管內形成的正循環系統，以連續或間斷方式通過空心抽油桿內腔，向井內注入熱水，通過摻水立管、軟管、懸接器、空心光桿、空心抽油桿、熱洗閥進入油管與空心抽油桿的環空中。將結蠟點以上桿柱更換為空心抽油桿，在結蠟點附近設置單流閥;熱洗液從井口光桿三通進入，從結蠟點流出，經桿管環空返回地面流程。對該油田原油蠟組分進行分析，發現膠質+瀝青質質量分數不到5%，原油中的膠質是一種天然的蠟晶改進劑，能夠改變蠟晶的結構，阻止細小蠟晶形成結構致密的大蠟晶，對蠟晶有分散作用，可抑制蠟晶沉積。通過對現場蠟樣飽和烷烴結果分析，油井蠟樣主要以硬蠟為主，含量達到60%以上。溫度與原油粘度變化曲線顯示，原油析蠟點較高（29.6℃），井口及地面管線溫度低于原油析蠟溫度時大量的蠟在井筒及地面管線中析出，聚集形成結構致密的蠟團，沉積在油井管壁上。

5.2配套及應用效果

配套情況：應用5口，平均蠟卡周期為5～7天，井口1-13根油管結蠟厚度5mm，14-41根油管蠟堵實，42-52根油管結蠟5mm。根據結蠟情況確定加熱深度400～450m，依據井況參數、加熱深度及工作制度等，抽油桿全部采用H級.熱洗效果：累計空心抽油桿熱洗45井次，熱洗前后平均單井最大載荷由39.26kN↓39.14kN，下降0.12kN，并對蠟卡井通過熱洗作業解卡，累計熱洗解卡4井次，通過5口空心抽油桿試驗，對比熱洗參數及熱洗效果，較自能熱洗周期延長12天左右。空心抽油桿熱洗清蠟技術適合嚴重結蠟井應用。現場5口井試驗表明，油井結蠟現象明顯減緩，結蠟周期由以前的5～7天延長至目前的15天以上，延長2倍多;同時，嚴重結蠟井蠟卡頻次降低，油井檢泵周期延長。與常規熱洗相比，空心桿熱洗耗水量少，單井熱洗一次只需用水10m3左右;熱洗溫度高，洗井時間短，每次只需要2小時可達到常規洗井8小時熱洗效果;對地層無傷害，熱洗介質不進入地層;洗井不停抽油機，不影響油井產量，有較好的應用前景。

6、結束語

采油工藝實際開展的過程中，針對水平井黏溫特性和流變特性進行分析，可以獲取年度變化情況和溫度具體分布的情況，進而就可以結合現場時間情況來有效的控制循環水進出口溫度。