水平井采油举升工艺技术探讨

赵曦

大庆油田质量安全环保监督评价中心

摘要：随着技术发展，人工举升方式多种多样，主要的机械采油方式有有杆泵、气举、电动潜油离心泵、螺杆泵、水力活塞泵和水力喷射泵等，每种机械采油方式都有自己的特点和适应性，加强对水平井举升工艺技术研究，选择最优的机械采油方式，对于提升油井开发经济效益具有重要意义。

关键词：水平井；人工举升；采油技术

1 前言

随着油田持续开采，主力区块勘探开发程度越来越高，勘探开发领域逐渐向致密油气、页岩油、页岩气等转变，对于这些非常规油气藏，为了实现效益开发，水平井得到了广泛应用。有杆泵采油一直是采油系统中所占比例最大的一种采油方式，虽然随着近些年无杆泵采油的进一步发展，但是有杆泵方法依然占据主导地位，这一方法是垂直井中开采石油的传统有效方法，因该方法结构简单、适应性强、寿命长，并为群众所熟悉。所以，在近年来，虽然定向井、水平井的数量日益增多，但是，在这些井中使用有杆泵机械采油方法的比例，仍然是十分巨大的。泵挂位置在竖直井段生产必然出现供液不足、闪蒸等一系列无法解决的问题，严重影响正常生产，甚至停产。因此，加强对水平井举升、大斜度井举升、出砂水平井举升、热采水平井举升等技术研究，对于水平井采油具有重要意义。

2 水平井采油技术难点

（1）泵挂位置处井斜较大，由于重力方向垂直于泵筒，对抽油泵固定阀和游动阀的工作可靠性造成较大的影响，导致依靠重力开启和关闭的阀球动作不灵敏，使泵效降低，对抽油泵产量造成较大的影响。这是由于，有杆泵在斜井度工作时，其系统工况要比直井复杂的多，在斜井中阀球的受力状态与直井相比存在很大差异，斜井中，重力的分力作用于阀罩上，导致球阀的关闭滞后，井液漏失，泵效降低。

（2）在蒸汽吞吐或蒸汽驱水平井中，由于井下的最高工作温度高达 240℃以上，抽油泵工作环境及其恶劣，存在着严重的闪蒸现象，使泵效降低，同时，高温将使抽油泵间隙较小，发生热卡泵现象，使抽油泵工作实效或者加剧关键部件的腐蚀与磨损，严重影响抽油泵的工作寿命。

（3）出砂对于水平井而言在其它井况条件相同的条件下，因为泵挂位于水平井段时砂粒沉降方向垂直于液流方向，砂更易于沉降至泵上，所以，要求井下泵具有更强的携砂能力。

3 水平井采油工艺技术探讨

有杆采油和无杆采油是人工举升法的两种方式，有杆抽油是利用抽油杆柱上下往复运动驱动井下抽油设备抽油，无杆抽油就是不利用抽油杆柱传递能量驱动井下抽油设备的抽油方式。目前有杆抽油在各种人工举升采油方法中，还是占首要位置。随着技术发展，人工举升方式也多种多样，目前国际上主要机械采油方式有有杆泵、气举、电动潜油离心泵、螺杆泵、水力活塞泵和水力喷射泵等，每种机械采油方式都有自己的特点和适应性。

3.1 水平井常规举升工艺

1. 直到目前应用最广泛的机械采油方法还是有杆泵采油。小排量深井采油是有杆泵显著优点，由于抽油管杆有弹性伸缩，冲程损失也较大，井深、原油物性等因素还会造成杆管断脱、偏磨严重等；特别是深层稠油井有杆泵采油时，下冲程时抽油杆阻力大，上冲程时载荷高，系统效率很低；大斜度井有杆泵采油时，必须采取较好的扶正措施防止严重偏磨。

2. 潜油电潜泵原来都是较大产量井应用，现在有小排量电潜泵，应用范围很广。排量大是潜油电潜泵的主要特点，中、高含水期采油非常适用，现场地面设备简单，维护管理方便。电机变频技术广泛应用，电潜泵排量范围也进一步扩大，拓广应用范围，并且有一套成熟的压力监测技术，维修时需要较高的技术。

3. 螺杆泵是一种高效容积泵，具有结构简单、体积小、重量轻、耗电少、效率高等诸多优点，在稠油、含砂、含气井举升工艺中显露出自身的优势。

4. 在特殊工况的油井中，水力喷射泵很好地发挥了无杆泵的工艺优势。工艺结构简单、没有运动件、现场管理方便、较强适应性是水力喷射泵的四大优势。它的缺点是水力喷射泵的泵效较低，要求油井必须有较高的沉没度（不少于举升高度的 20%），并且回压的任意变化都会影响到泵的效率。

3.2 水平井组合举升工艺

（1）喷射泵—电潜泵组合的复合举升。电动潜油离心泵下到口袋井里，为系统动力液提供升压升温，油井附近安装三相分离器，实现现场分离，原油直接外

输，动力液循环应用。工艺流程中没有机械运动部件，喷射泵随油管可下到较深的地方，将原油携带到地面，地面电潜泵提供高达 12~20MPa 的高压动力液，大排量动力液将油井产出液带出，这就克服了有杆泵深抽小液量的弱点。由于没有机械运动部件，整个系统机械故障很少，特别适合较深产量较低井的举升 。这种复合举升工艺的不足是：首先喷射泵效率低，下泵深度受到限制。其次是与单一电潜泵比，系统效率等并无优势。

（2）喷射泵—电潜泵接替复合举升。这种复合举升工艺管柱结构是上部是油管连接电潜泵，电潜泵下面连接反循环喷射泵，喷射泵下面下入封隔器封隔油层和油套环形空间，工作时，将环空充满液体，环形空间液柱压力作为喷射泵的动力，吸入油层产出液，举升到电潜泵可以举升的高度，电潜泵接替将液体举升到地面。反循环喷射泵上下两端加工成油管扣，作业时直接与油管相连一起下入井中，反循环喷射泵下在电泵下面，固定式结构，方便作业起下。

（3）喷射泵—有杆泵接替复合举升。 喷射泵－有杆泵接替复合举升工艺管柱上部有杆泵，然后连接反循环喷射泵，喷射泵以下用封隔器密封油套管环形空间。喷射泵系统举升到一定高度然后用有杆泵系统举升到地面两级举升接替实现生产。复合工艺管柱工作时，由井口油套管环形空间打入动力液(水或油水混合液)，动力液经喷射泵与油层产出液混合。喷射泵将混合液举升设定范围内，一级举升完成。有杆泵系统接替将混合液举升到地面，二级举升完成。 喷射泵－有杆泵接替复合举升工艺设计对象是油层—井筒—喷射泵—抽油泵、杆、机所组成的生产系统，前提是在油层工作时喷射泵及有杆泵相互协调，应用有杆泵和喷射泵不同的机、杆、泵工作参数，从喷射泵开始求解，系统分析、节点分析，使最大的可能产量及其相关的抽汲参数确定出来。

4 结束语

随着油田不断开采，油藏压力逐渐降低，含水不断升高，早期通过自喷采油的油井大部分都要转入机械采油阶段，机械采油是原油举升重要技术手段。现在，我国应用机械采油的油井占全部油井数百分之九十以上。随着技术发展，人工举升方式也多种多样，目前国际上主要机械采油方式有有杆泵、气举、电动潜油离心泵、螺杆泵、水力活塞泵和水力喷射泵等，每种机械采油方式都有自己的特点和适应性，只有根据油井特点，选择最优的机械采油方式，才能提高油井产量，提升油井开采经济效益。

参考文献：

[1]曹刚,吴晓东,朱秀峰,等.水平井有杆泵深抽工艺的设计与评价[J].石油钻采工艺,2006,28(5):52-54.

[2]王大勋.李文华,龙之辉.水平井抽油杆柱防偏磨研究及应用[J].特种油气藏，2004，11(2)：47-48.

[3]魏钰南.定向井举升技术研究[D].北京:石油大学,2001.