涡流混合增效器在哈拉哈塘油田掺稀生产中的应用

2022-09-10

引言

哈拉哈塘油田碳酸盐岩油藏埋深6500-7000m, 原始地层压力达70~76MPa, 平均压力系数1.13, 油藏温度155~170℃, 地温梯度2.41℃/100m, 为常温常压油藏。受生物降解作用和构造运动等综合因素影响, 原油物性区域差异性大, 原油密度由西南向东北逐渐变高, 粘度逐渐变大, 东北部某7井区为典型的稠油油藏, 原油密度密度0.9130-1.058g/cm3, 50℃粘度621m Pa.s以上, 含蜡量1~12%, 胶质含量0.12~14.41%, 沥青质含量在8.5%~21.84%。截止2013年底, 哈拉哈塘稠油生产井18口, 占生产井总数12%, 均采用掺稀降粘生产方式, 由于稀油和稠油在井筒内混合不均匀, 容易形成段塞流, 造成自喷井稠油堵塞, 机采井卡泵、欠载停泵、过载停泵等问题, 影响了油田正常生产。针对掺稀生产过程中出现的问题, 研制了涡流混合增效器, 并成功应用于稠油掺稀生产。

一、涡轮混合增效器的原理和结构特点

1. 哈拉哈塘油田稠油井生产现状

哈拉哈塘油田稠油生产井18口, 均采用的是掺稀降粘工艺。通过油管或油套环空向油井底部注入稀油, 使稀油和地层产出的稠油充分混合, 从而降低稠油粘度和稠油液柱压力及稠油流动阻力,

增大井底生产压差, 使油井恢复自喷或实现机械采油的条件。一般当稠油和稀油的粘度指数接近时,

混合油粘度符合下式:

式中, u混、u稀、u稠分别为混合油、稀油及稠油在同一温度的粘度, 单位:m Pa·s;x为稀油的质量分数。

自喷生产井一般采用在封隔器上部油管穿孔掺稀 (见图1) , 机采井采用打孔筛管掺稀, 在生产过程中, 无论是正掺稀还是反掺稀, 井口放样均发现出液成段塞状 (直观表现为取样时可见一股稀油、一股稠油;化验含水表现为波动较大) , 见图2, 分析原因为稀油和稠油在井下混合的不均匀。现场为保证不发生灌肠情况, 只有提高掺稀比, 增大了稀油的耗量。

2. 涡轮混合增效器的原理和结构特点

涡流混合增效器设计原理是利用涡流和惯性原理, 实现稀油和稠油的的均匀混合, 避免出现段塞状稠油。掺稀过程中, 掺入的稀油和地层产出的稠油经过螺旋状开孔筛管, 进入右螺旋叶片流道混合器, 经过叶片的充分搅拌, 利用惯性原理, 在旋流器中形成涡流混合;随后进入左螺旋叶片流道混合器, 进行再次搅拌混合。在螺旋涡流混合器中, 稀油和稠油在经过三次不同状态的搅拌混合后, 形成均匀的混合油。螺旋涡流混合器结构原理见图3, 实物见图4。

3. 涡轮混合增效器掺稀生产管柱结构

涡轮混合增效器一般连接在管柱底部, 考虑哈拉哈塘油田地层出砂, 将螺旋状开孔筛管改为防砂筛管。自喷井常用管柱组合:丝堵+防砂筛管+涡流混合增效器+油管, 涡流混合增效器下深4500-5000m, 见图5。机采井常用管柱组合:丝堵+防砂筛管+涡流混合增效器+油管+抽油泵+油管, 涡流混合增效器下深4500m, 见图6。

二、现场应用

1. 某15-2井应用案例

(1) 某15-2井基本情况

某15-2井, 2011年4月12日试油作业, 放喷测试求产见稠油, 原油密度密度1.049g/cm3, 50℃粘度621m Pa.s以上, 含蜡量6.5%, 胶质含量9.03%, 沥青质含量在24.48%。2011年4月22日自喷掺稀投产, 2012年10月16日转抽油机掺稀投产, 2012年12月2日, 稠油上返关井, 抽油机无法启动。

(2) 某15-2井应用涡流混合增效器

2013年10月20日, 某15-2井检抽作业, 根据前期生产情况, 初步判断导致稠油上返抽油机无法启动的主要原因是稀油和稠油在井筒内混合不均匀, 在在原机采管柱基础上增加了涡流混合增效器, 型号:DQSD-2000, 设计流量:5m3/h, 生产管柱结构见图7, 入井工具见图8。

(3) 效果评价

某15-2井检抽运用涡流混合增效器后增油效果明显, 日产油由14.9t提高到59t, 提高了295%, 掺稀比由2.0下降至0.9, 降幅达55%, 泵效提高了288%, 详见表1, 生产更加平稳, 未发生稠油上返现象, 生产曲线见图9。截止2013年12月底, 哈15-2井实现增油4012吨, 取得了良好的经济效益和社会效益。

2. 推广应用情况

截止2013年12月底, 涡流混合增效器累计应用4口井, 应用效果良好, 有效的降低了掺稀比, 节约了稀油资源。与同区块其它自喷井相比, 4口井的平均掺稀由1.9下降到0.7, 降幅达63%, 与其它机采井相比, 掺稀比由1.5下降至0.7, 降幅达53%, 平均泵效提高了47%, 生产指标详见表2。

结论

1.涡轮混合增效器在哈拉哈塘油田机采井掺稀应用效果良好, 实现了地层产出的稠油和掺入的稀油均匀混合, 有效的避免了段塞状稠油, 降低了掺稀比, 提高了油井产量, 经济效益显著。

2.涡轮混合增效器结构简单, 现场操作方便, 实用性强, 适用于稠油井掺稀生产, 下步可以推广应用。

3.掺稀生产过程中, 注意保持连续掺稀, 避免出现掺稀泵停泵现象。

摘要：随着世界经济的发展, 能源供求日趋紧张的矛盾日益突出, 我国稠油资源丰富, 如何高效开发利用稠油资源是我们面临的难题。哈拉哈塘油田东北部为稠油油藏, 粘度大, 流动性差, 主要采用掺稀降粘的工艺, 由于稀油和稠油在井筒内混合不均匀, 出现了一些稠油上返现象, 同时导致机采井出现卡泵、欠载停泵、过载停泵等问题, 制约了检泵周期的提高, 影响了油田正常生产。涡流混合增效器设计原理是利用涡流和惯性原理, 实现稀油和稠油的的均匀混合, 避免出现段塞状稠油。本文以某15-2井为例, 简要介绍了涡流混合增效器在哈拉哈塘油田掺稀生产中的成功应用。

关键词：稠油,掺稀降粘,涡流混合增效器