王南区几种气体影响治理工艺技术探讨

前言

王南区开发主力区块塞160位于志丹-王窑鼻隆带西南端, 原始驱动类型为弹性溶解气驱。最早开发时间为1998年, 2002年开始大面积开发, 为提高侧向油井采收率2010年开始进行大面积加密调整, 随着产能建设规模逐步加大, 伴随井筒受气体影响油井井数逐年增多。截止2013年底, 全区共有油井开井数为1000口, 受气体影响油井总数为114口, 其中塞160区块油井开井数743口, 受气体影响井数为96口, 高34区块油井开井井数为152口, 受气体影响井数为18口。目前气体影响已经成为制约我区油井高效开发的主要因素之一。本文主要通过对王南区目前实施的几种气体影响治理工艺技术进行效果分析, 找出适合我区的治理气体影响工艺技术和方法, 减少气体影响, 提高抽油泵效和单井产能, 最终实现区块的高效开发。

一、气体影响因素分析

引起油井气体影响的主要原因是:油气比高, 原油脱气量大。油层能量低, 在泵入口处的压力低于饱和压力, 进入泵内的将是油气混合物。一方面由于气体在泵筒中占据部分体积, 降低了原油的充满程度。另一方面由于气体的可压缩性, 在活塞上下冲程中导致固定阀和游动阀打开或关闭迟缓, 造成泵效过低。抽油泵在抽汲过程中, 泵腔内存在游离气、溶解气和凝析气。泵上冲程时, 若泵腔内的压力低于气体溶于液体的饱和压力, 溶于液体中的气体就会从液体中分离出来。这些气体占据泵腔的部分体积, 也会降低泵的充满度, 从而降低了泵效。泵下冲程时, 泵腔内气液两相流体被压缩, 直到泵腔内压力大于游动阀上部的压力时, 游动阀才打开, 将泵腔内的原油排出。含气油井中的抽油泵阀球一般都会开启滞后, 当在泵腔内的气体所占据的体积足够大时, 不但下冲程时游动阀打不开, 甚至上冲程时固定阀也有可能打不开, 整个上、下冲程中只是腔内气体在膨胀和压缩, 而没有液体举升, 此时抽油泵出现“气锁”现象, 无法正常工作。现场表现为油井憋压慢, 光杆发热, 油管、套管气大, 间歇出液。

二、气体影响治理工艺技术应用效果分析

王南区目前主要采取配套下入井下油气分离器 (防砂气锚、高效油气分离器、多沉降体旋流气锚、多级气锚、井下三相分离器) , 防气泵, 油气混抽器, 以及采取加强注水、调小防冲距、加深泵挂和定期放油套管气等措施来进行气体影响井治理。

1. 防气泵使用效果分析

我区共使用图1强启闭防气泵和图2长柱塞防气泵两种。目前在用为强启闭防气泵。

强启闭防气泵工作原理:拉阀代替普通抽油泵的游动凡尔, 依靠机械力的作用迫使球阀启闭, 避免因气体影响导致游动凡尔关闭不严或开启迟缓。

长柱塞防气泵工作原理:该泵通过在泵筒上开孔如图2, 上冲程过程中使套管内油液二次进入泵腔, 同时气体通过开孔处进入油套环空, 提高泵腔充满系数, 从而达到防气的作用。

2012年针对气体影响油井应用两台长柱塞防气泵, 如表2使用效果较好, 平均泵效由29.5%上升到34.3%。但是该泵对防冲距要求较高, 防冲距不宜调的过小, 要保证上冲程活塞下凡尔超过气孔位置, 才能起到防气的作用。防冲距也不宜调的过大, 过大容易脱离泵筒或不出液。

2013年共下入强启闭防气泵油井9口, 防气效果较好的油井5口。平均抽油泵效由37.6%上升到39.0%, 平均日产油由2.19t上升到2.75t。其中王33-0211下入后功图面积明显变大, 功图正常。效果不明显的4口油井, 笔者认为由于强启闭防气泵未对固定凡尔做出改进, 加之这4口油井汽油比相对较高, 对固定凡尔的开启和关闭造成一定影响。

2. 井下油气分离器使用效果分析

井下油气分离器俗称“气锚”。图3是井下油气分离器的物理模型。气液两相流体由外筒上的孔道流进分离器环形空间, 受油气密度的差异, 一部分气泡在进入分离器之前就被分离出来, 另一部分先随油流进入分离器, 然后, 在重力和离心力的作用下其中一部分小气泡向上运动聚积成大气泡和气流, 在分离器顶部形成“气帽”, 经外筒上部排气孔排出;与此同时, 原油向下运动, 经吸入管下部孔道排出进泵。我区所使用几种油气分离器原理基本大同小异。

2006年至2012年实施的产建新井井下配套防气工具为油气分离器。新井共配套油气分离器663台。针对气体影响较为严重的老井, 我区共配套下入油气分离器55台。使用效果较好。平均抽油泵效由下入前的39.2%提高到下入后的42.6%, 单井平均日产油提高0.15t, 平均液面下降133米。

3. 油气混抽器使用效果分析

油气混抽器的原理和使用方法是用油气混抽器替代整筒泵固定凡尔总成的固定凡尔罩。来减少固定凡尔球的关闭时间, 从而达到减少气体影响的效果。

2013年我区针对气体影响井共下入油气混抽器10台。选择其中6口油井进行分析。下入前现场憋压平均30分钟以上到2.0mpa, 下入后憋压时间没有缩短。现场光杆发热, 取样前期先出气, 气放完后出油。从王41-0312下入前、下入后、目前三个不同时间点的功图对比来看, 下入前后均为气体影响, 目前功图正常, 分析认为气体影响井现场表现为间歇出液, 在出液时间段内功图表现为正常, 下步对该井继续观察。从6口井下入后的生产动态来看, 平均日产液提高0.12m3, 平均液面下降5m, 平均泵效提高0.1%, 分析认为受检泵影响。因此整体效果不明显。

防气效果不明显原因分析:1、油气混抽器适用于日产液水平较高, 泵径在44mm以上的油井。2、油气混抽器只是代替固定凡尔罩, 从而减少溢出气和游离气对固定凡尔球的影响, 而当流体进入泵腔后溢出气和游离气对双游动凡尔的影响却未改变。

三、其它辅助小措施

1. 加强注水, 保持地层压力稳定

从地质分析造成气体影响的一个主要原因是:油层能量低、供液不足及气油比高。油田开采过程中, 由于原始地层遭到破坏, 原始地层能量不断释放, 油层压力降低, 当低于气体饱和压力时, 溶解气大量析出;油田由弹性采油阶段过渡到溶解气驱的采油阶段, 气油比不断上升, 地层原油脱气现象越来越严重。在现场表现为油管气和套管气大, 间歇出液, 推测油管中油气混合物长期处于雾流状态。因此, 我们要从根本上大面积解决油井气体影响, 减少井筒中的气体, 必须加强油田注水, 提高注水效果, 稳定地层压力, 减少原油脱气量, 提高供液能力。

2. 日常技术管理

泵效是油机井的实际产液量与泵的理论排量的比值。泵效的高低反映了泵性能的好坏及抽油参数的选择是否合适。由于一部分气体占据泵工作筒的一部分体积, 因此气体影响是影响泵效的一个主要因素。

在油井日常生产、维护、管理中, 对于经常发生气体影响的油井, 可以采取加深泵挂、长冲程慢冲次、最小防冲距、控制油套气等措施。实践证明, 这些措施都能不同程度的减少气体影响, 提高泵效和单井产能。

(1) 加深泵挂

常规泵的排出压力由下泵深度决定, 只要提高泵的吸入压力, 即增加泵的沉没度, 就会提高泵效, 增加单井日产液量。2010年对泵挂较小、气油比高的井加深泵挂深度, 保持油井足够的沉没度, 提高深井泵吸入口的压力, 减少气体影响。共实施3口井, 平均泵效由原来的12.3%提高到30.1%, 截止2010年年底共累计增油320t。2.2.2大冲程、小冲次的工作制度加大冲程s, 可以提高抽油泵的压缩比。降低冲次n, 随着冲次的降低, 泵腔内的压力变化速度就会减慢, 腔内从原油中分离出的溶解气和凝析气就会减少, 从而溶解气和凝析气所占泵腔体积就会减少, 即冲程损失大大减小。2011年4月百宝作业区所调参油井中的7口, 采取长冲程、小冲次的工作制度后, 液量和泵效都不同程度的得到提高。平均泵效提高12.4%, 单井日产油量提高0.5t/d。

(2) 减少余隙体积、最小防冲距生产

减小余隙体积。坐泵后, 要使游动阀与固定阀在冲程的下死点位置时尽可能接近而又不发生碰撞, 坐泵后上提防冲距要尽可能小, 从而提高抽油泵的压缩比。余隙比K越小, 泵充满系数n就越大。而K=VS/VP, 要使K越小, 可使VS尽可能小, 尽量增大柱塞冲程以提高VP。因此, 在柱塞不撞击固定阀的前提条件下, 尽量调小防冲距, 以减小余隙体积。

(3) 控制套气和油管气

对于套压高、受气体影响严重的油井或井组, 定期排放套管气或实施敞放套气措施, 这有利于油套环形空间井液中溶解气的分离, 降低进入泵腔前井液中的溶解气, 即降低了井液的油气比m。降低了井液的油气比m, 就可以提高泵效。在现场发现, 低液面、气体多的油井经常光杆发烫, 出现暂时性不出液, 有时发生气锁。我们重视放油管气的措施, 在平时的技术管理中, 要求工人发现光杆烫, 就及时排放油管气, 把油管气影响产量的因素降低到最小。

结论

经过研究和王南区生产实践, 可得出以下结论:

1.气体是影响抽油泵泵效的一大主要因素, 引起油井气体影响的主要原因是:气油比高, 油层脱气量大。

2.减少井筒气体的根本措施是加强注水, 补充地层能量, 减少脱气量;

3. 在日常生产中, 对于气特别大, 容易发生气锁的油井, 随检泵配套下入井下油气分离器、防气泵等防气工具;日常辅助采取放油管气、套管气、长冲程、小冲次、调小防冲距等综合防气措施。

4. 从防气原理、防气效果、经济效益以及能够长期有效使用, 减少受检泵更换泵的影响, 建议优先考虑下入井下油气分离器。

5. 在无井下油气分离器的情况下考虑下入防气泵, 气油比较高, 液面较高, 受气体影响严重, 考虑防气泵和油气混抽器配套使用, 来弥补防气泵和油气混抽器互相之间防气工艺的不足。

摘要：针对王南加密区高含气区块的油藏开发现状, 以油井出气气锁机理为理论基础, 找出气体影响因素, 并对目前我区油井防气工艺技术进行调查研究, 结合我区含气区块的实际和现状, 优选推广了具有良好防气分气效果的井下工具和小型措施技术, 不但丰富了油藏防气工艺技术, 而且对提高我区含气区块的稳产高产的高效开发具有积极的贡献。

关键词：气体影响,防气工具,间歇出液,王南