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1、 第一作者简介：周勇,1981年生，男，2008年西南石油大学硕士毕业，工程师，现从事机械采油节能技术研究， 电话：09906880545 地址：新疆克拉玛依市工程技术研究院石油工程所，邮编834000 Email：抽油泵提液倍增器技术在新疆油田稠油油藏的应用周勇1，李远亮2，陈新文1，李强1，于会永1（1.新疆油田公司勘探开发研究院；2.新疆油田公司采油一厂）摘要：稠油油藏在注蒸汽吞吐生产中，由于温度的降低粘度逐渐增大，造成了流动阻力增大、原油入泵困难、抽油泵泵效降低，影响了抽油井系统效率，增大了能耗。提液倍增器技术通过混合井中流体、提高流体瞬间线速的方法，降低了流体粘度、减少了磨阻，增加了
2、液体的进泵能力，在六、九区试点应用18口，平均泵效提高4.1个百分点，年累计增液9944吨，节电4880度。关键词：稠油油藏 提液倍增器 结构原理 技术应用 目前新疆油田稠油井数已接近15000口，平均系统效率为11.2%，节能达标率仅为29%，产液量低是造成稠油井能耗高、节能达标率低的主要原因，为降低稠油井能耗，优选了抽油泵提液倍增器技术在六、九区稠油油藏进行试点应用，测试结果显示该技术提液效果明显，产液单耗下降20%以上。1、六、九区稠油油藏现状六、九区为浅层稠油，油藏中部埋深150500m，平均含油饱和度64%，原始油层温度1719.2。原油粘度平面差异性大，20地面脱气原油粘度在200
3、0200104mPa.s之间。粘温反应敏感，主要采用蒸汽吞吐和蒸汽驱方式生产。由于原油性质特殊，粘度较大，在超稠油注蒸汽吞吐生产中，温度降低导致原油粘度上升，造成了流动阻力增大，原油入泵困难，抽油泵泵效低，影响了单井生产周期和周期产油量。蒸汽吞吐井泵效调查显示，井下抽油泵平均泵效为 27.94，且检泵周期短，单井产量低。 图1 提液倍增器结构示意图 2、抽油泵提液倍增器结构原理提液倍增器安装在抽油泵底端，从下到上主要由三个部分组成（见图1），一是防脱气降阻力筛管、二是螺旋导流器、三是流速变送器。2.1 防脱气降阻力筛管斜孔设计，降低滑脱损失目前井下常用筛管入口均为直流孔，当产出液由不同角度进入
4、直流孔段时，会发生碰撞，然后改变90角流向，进入泵筒。在碰撞过程中，产出液分子内部气体脱出，在固定凡尔底部形成气膜，容易造成气锁。当固定凡尔打开时，气体首先进泵，占据抽油泵大部分空间，使液体进泵量少，影响泵效。同时，因产出液碰撞和改变流向消耗部分能量，加大了滑脱损失，也会影响油井泵效。防脱气降阻力筛管的进液孔设计为15斜角（见图2），液体进泵不需改变流向，阻力和滑脱损失小，防脱气，固定凡尔底部不会形成气锁。 图2 防脱气降阻力筛管 图3 流速变送器2.2螺旋导流器改变流体流态，降低摩阻原油中的胶质是影响原油粘度的主要物质，胶质含量越高，原油粘度越大。六、九区浅层稠油油藏产出原油中的胶质、沥青质
5、、环烷酸及粘土等是良好的天然乳化剂，它们极易吸附于油水界面，形成一层稳定的W/O粘膜，该粘膜导致油水界面张力增大，并阻止水滴聚集，从而使含水原油粘度增大，油流阻力增加。举升过程中，由于液体晶核之间、液体与管壁之间的摩擦阻力增大，线速度降低，液体上升速度慢，导致泵效低。图4 螺旋导流器图5 螺旋导油器螺旋导流器采用入口大、出口小设计，内有360旋转导流槽（见图4），当混合液进入导流器后，在地层压力及导流槽的作用下，液体旋转上升，使油、气、水混合并聚集于小出口。从而改变液体流态，使原段塞流、环状流、雾状流、层流等经过螺旋导流槽后形成混合流。混合后利用油水比重差、气液密度差降低摩阻，增加液体线流速度
6、，同时，液体旋转后，形成涡流剪切力，将液体中蜡质小晶体切碎，降低摩阻。2.3 流速变送器提高流体瞬间线速度，加大液体进泵量图5 流速变送器使用前后扬程对比流体力学试验中心以油井沉没度50m，地层压力0.5MPa，日产液量5t，2 油管内径（62mm)为过流通道进行室内试验，试验结果显示，在不计各种损失情况下，每分钟液体扬程只有1.12米；而流速变送器（见图3）在同等压力下，经无能耗液压组件，通过反复变径，压能与动能多次转变，可提高液体聚焦力，加快液体瞬间线速度，使液体形成射流, 加大了液体冲击力，液体瞬间线速度（扬程）达到69米（见图5），但流量未发生变化。抽油泵的固定凡尔开闭时间是一定值，流
7、速变送器通过提高流体瞬间线速度使液体产生射流作用，相当于提前打开和延缓关闭了抽油泵固定凡尔，形成液体射流进泵的效果，加快了液体进泵速度和进泵量，达到了提高泵效的目的。3、现场应用自2007年4月起陆续在六区、九区试验应用了抽油泵提液倍增器技术18井次，统计安装井前后生产数据（见表1），可看出该技术提液效果显著，安装井累积增液9644t，泵效由措施前的平均30.3%提高到措施后的34.4%，泵效提高了4.1个百分点；18口井中有12口井增液，6口井没有达到增液的效果，措施有效率为75%。表1 抽油泵提液倍增器实施效果统计表序号井号日期实施前实施后泵效增加 %累积增液(t)累积天数(d)日产液t/
8、d日产油t/d泵效 %日产液t/d日产油t/d泵效 %197188200704258.12.112.78.21.911022.9229.32980259200704264.11.56.46.91.610.84.4620.5221.63959542007042610.910.474.214.310.397.323.1615180.949514932007042611.710.559.411.89.259.90.519.719759800352008040812.22.631.03.70.59.40.0-832.97.96980036200804088.81.022.318.62.747.325.
9、02547259.97980051200804089.21.923.47.90.520.00.0-161.124.189800502008040912.51.831.75129.70.0-315.42.199800522008040912.41.945.05.61.020.40.0-717105.510980061200804106.81.110.714.01.222.111.41550215.411980062200804099.40.721.05.80.313.10.0-22963.812HW9801200804099.62.817.420.91.637.920.52549225.613J
10、2352008040910.42.923.316.22.236.413.11216209.8149800642008040911.42.517.921.32.933.315.42139216.115980047200804198.61.021.88.00.420.30.0-141236.016670762008082919.22.060.220.46.763.93.711193.11767094200808298.50.826.68.51.724.00.0040.618670662008090113.14.241.120.27.563.222.1641.190.3合 计30.334.44.19
11、644分析部分井未增液原因是：六、九区原油粘度对温度非常敏感，储层属于强非均质储层，井间差异大，油层胶结疏松，易发生汽窜、出砂现象，造成抽油泵砂卡、管柱砂埋、油管穿孔、泵凡尔球变形等问题，影响了措施效果，因此，抽油泵提液倍增器不适用于汽窜、出砂严重的井。4、效益分析安装体液倍增器后，因及时排液，降低了井筒积液，在一定程度上可以提高注汽效率，达到增油的效果；同时油井增液后提高了泵效，可有效地减少油井空抽和抽油杆干偏现象，据统计安装后平均检泵周期延长了60天 ，单井节约修井费用5000元。 据西北油田节能监测中心测试，一轮次稠油吞吐井产液单耗在1.86-12.92 kWh/t之间，平均产液单耗7.
12、39kWh/t，安装体液倍增器后，产液单耗在1.21-10.92 kWh/t之间，平均6.06 kWh/t，节能率为21.9%，按单井平均一年两个轮次产液3000 t，电费0.68元/度计算，全年单井节电4880度，节约电费3318元。5、结论与认识（1）抽油泵提液倍增器具有提高液体瞬间线速度，加快液体流动，提高泵充满系数的技术特点，在一定粘度范围内能有效地改善稠油生产效果，提高单井产液量，降低产液单耗；（2）抽油泵提液倍增器对于粘度较低、供液能力较充足的井应用效果较好，对超稠油井也有一定的改善效果，但对汽窜、出砂严重的井适用性较差；（3）根据提液倍增器适应性，在2009-2011年在新疆油田
13、的九区、红003井区又相继实施应用了90套，目前运行良好，经西北油田节能监测中心测试平均节能率都在20%以上，年节电222.4万度。该产品不用电，无能耗，安装于有杆或无杆泵吸入口，根据物理守恒原理，经机 械装置可改变液体流态、防滑脱损耗、防气锁、降磨阻、使液体形成射流进泵。 泵上油套液柱压强，由洗井单流阀和封隔器承担，形成半负压采油，加大了地层 的生产压差，流井单流阀下的液体储存器，起到了气锁作用。气体在比重差的作 用下，经洗井旁通孔进入油套环室，而环室内的液体在重力差的作用下回至储存 器内抽油机上行时储存器内的纯液体首先进泵，占据了泵内大部分空间，洗井单 流阀于封隔器配合，洗井时液不进入地屋
14、，不压井，不影响产量，洗井液不对地 层造成水敏。多种功能的结合，可提高泵的充满系数，日产液量搞于不小于8%- 100%。本产品适用于泵效低于5%的油井，对于稠油井、出砂井、出盐井、掺水井、带多 级气锚井、油管加深至开采屋位井，本产品不同型号、规格都可提高日产液量。二、产品各部功能1.防脱气降阴力筛管液体小角度进泵无阴力、降滑脱、降磨阻、固定凡尔底部无气锁。2.间隔防砂过滤器由2-3层，根据粒度不 同，生产目数不同的凹凸不锈钢过滤器，凹部为储砂槽，凸部为进液孔、网与网之间间隙大，上有过油通道，下有沉砂通道，内有承压加强过滤安装于筛管内，启下管柱无磨损。3.螺旋导游器出口下、入口大。内有360旋转
15、寻液槽，液体进入后旋转上升，使油、气、水混合并聚焦于小出口。目的：1）改变液体流态，利用气液密度差，以气带液，利用油水粘度差，以水带油降磨阻；2）大口进、小口出，加快液体线流速；3）利用涡流旋转剪切力，切碎蜡质小晶体，降磨阻。4.流速变送器大口进液、压能大，小口出液、动能强。压能与动能的多次转变，提高液体线速度，形成射流进泵，提高液体进泵量。5.封隔器及流井单流阀1.防脱气降阻力筛管套环空内的流柱压强，作用在洗井单流阀和封隔器上，不压在地层上，加快了地层供液能力，形成半负液体油角度进泵无阻力液体封隔器降磨阻、单流阀隔断底部不压气琐，不影响产量，当天洗井，当天见油，同时油井可正常测动液面。三、适用范围：1.本产品有效使用周期长，检泵启出后，换皮碗可重复使用；2.本产品长2.8M-4.2M。适用日产液量3-100方/日。适用油泵（特殊符号）32MM-95MM。