1 机理研究
稠油、高凝油在常温下粘度高,流动性差,致使现有捞油工具入井困难,捞油设备提升负荷达不到要求,因此,要对稠油、高凝油实施捞油就必须降低其粘度。降低原油粘度的方法主要有两种,即添加降粘剂及升高原油温度。对于井筒内原油加降粘剂降粘,一方面因为成本高,另一方面也因为很难在短时间内将降粘剂与原油充分混合,所以这种降粘方法适用性不强。由于稠油、高凝油粘度对温度特别敏感,且对井筒原油加热易于实现,成本低、效率高,所以,对稠油、高凝油井捞油主要采取快速加热降低原油粘度,然后再捞油的方法。为实现稠油、高凝油捞油作业确定了如下几种技术方案:
a)蒸汽加热 +多功能钢绳车组捞油;
b)电加热 +多功能钢绳车组捞油;
c)蒸汽加热 +柔性抽油杆车组捞油;
d)电加热 +柔性抽油杆车组捞油。
利用蒸汽循环加热需要下入油管或空心杆,这就要求具有相应的作业设备,如修井井架和修井机等,作业成本高。另外,目前使用的蒸汽锅炉车蒸汽压力较低,满足不了加热稠油、高凝油的高循环压力。因此蒸汽加热降粘方式捞油不适用于大规模油井捞油复产。电加热降粘方式效率较高,成本较低,技术上也较易实现。由于柔性抽油杆车组投入较大,捞油成本相对较高,也不适用于大规模油井复产。但是,柔性抽油杆具有一定的刚性,对于个别需要加压的特殊井可使用该车组。经过对比,最终选择了电加热 +多功能钢绳车组捞油方案。
2 车组配置及工具配套
1) 车组配置
稠油、高凝油捞油技术的车组配置为多功能捞油车和油灌车。多功能捞油车主要有发电、加热和提升三项功能,比普通捞油车多了发电和加热两大功能。该车组能将加热和捞油同时进行,即下放工具时加热,上提工具时捞油。该车组优点是操作简便,投入、运行成本较低。捞油作业流程示意图如图 1所示。
多功能捞油车底盘采用斯太尔底盘,捞油井架采用操作简便、灵活、无污染的前支式井架。提升系统设计为双绞车、双离合器、双滚筒,一个滚筒缠绕钢丝绳,另一个滚筒缠绕高强度、大功率传输电缆。由于电缆造价远高于钢丝绳造价,因此,可以在油品性质相对较好的井使用钢丝绳捞油,降低生产成本。车的前部安装有大功率发电机和变频控制柜,在有电源的井场可以利用井场电源。车上配有井深、拉力测量系统以及温度控制和电路保护系统。
2) 工具配套
高强度大功率传输电缆
高强度大功率传输电缆为双层钢丝铠装结构,内有 2根电源线和 4根信号线。其主要技术参数为:直径 <
大功率电加热器
电加热器设计为圆柱形,带扶正器。本体外径为 <
防过载捞油抽子
目前油田现场使用的捞油抽子主要采用滑块式胶筒密封结构,当其入井过深,井筒中原油体积过大或密封胶筒卡在井筒中的情况下容易造成过载,从而将捞油工具薄弱环节或钢丝绳拉断,造成生产事故。由于在进行稠油、高凝油捞油作业时更易发生过载情况,为防止出现生产事故,特别设计了带过载保护装置的捞油工具,当工具过载时,保护装置内销钉剪断卸载,防止了工具本身或用于提捞的钢丝绳、电缆拉断。
电加热复合捞油抽子
将上述大功率电加热器和防过载捞油抽子通过高压电缆接头连接即成为复合电加热捞油工具,结构简图见图 3 。利用该种复合工具可实现加热和捞油的一体化,即下放时加热,上提时捞油。其中的高压电缆接头具有耐高压 (1000 V电压)、绝缘性好、密封性佳等特点。它是电缆与加热器之间不可缺少的连接工具。
3 加热捞油作业施工工艺
该技术主要适用于停产、低产的 51/2″或 7″套管稠油、高凝油井捞油作业,要求油井内没有油管串或落物并且没有自喷倾向。在进行捞油作业前需做好如下准备工作:
a)设备及工具准备齐全。
b)捞油井场准备。检查道路是否可以进入多功能捞油车;井场是否可以摆放下多功能捞油车及油罐车;井场是否有电源、是否平整。井口设施是否完好等。
c)捞油作业前准备。根据已知的资料数据,释放井筒内的油压和套压,注意安全,观察井口 20～30 min,
1)安装井口。将油井井口打开,保留套管接头,将捞油车所带井口装置与套管接头联接。
2)加热通井作业。将捞油车左右找正,头对井口,操纵井架伸缩液缸,将加热器吊装到车头前部,
3)捞油作业。将控制室控制开关转换到捞油档,将防过载捞油抽子与钢丝绳连接,操纵钢丝绳绞车,将捞油抽子放入井口并缓慢下放,观察井深、负荷显示装置,当捞油抽子接近液面时,井深负荷显示仪有数量变化,同时抽子下降速度变慢,观察显示仪数字,继续下放抽子至刚才加热井段底界,然后开始缓慢上提捞油抽子,捞出原油。观察显示仪数字不得超过 50 kN。当捞油抽子上提至接近井口时提升速度变慢防止抽子碰撞井口。最后将捞油抽子提出井口,摆放到井场合适位置,等待下次捞油作业。重复上述 2)、3)步骤,反复加热、捞油至距油井射孔井段上界
当选择使用的工具为复合电加热捞油工具时,则在步骤 2中将复合工具与高强度电缆相连,此时下放工具时为加热通井作业,而上提该工具时就完成了捞油作业。用该工具可以实现加热捞油一体化作业,节省作业时间,降低作业成本。但是最终选择加热捞油分开作业还是选择加热捞油一体化作业则视油井具体情况而定。
4 其他设备
1) 提捞采油工程车
采用T815为底盘车，车上部采用类似吊车结构， 动力传递由底盘车发动机带动齿轮泵， 以液压驱动滚筒旋转， 实现钢丝绳的起下， 提升额定拉力4t， 最大拉力6t， 满载上提速度
伸缩臂前点的滑轮下绞接支撑集油柱， 车到井场就位后将支撑集油柱摘离车体， 伸缩臂能以液压控制进行三维运动实施井口对中，使井口对中等准备操作简单方便，5min内即可全部完成。
2) 快速卸油罐车
提捞采出的原油须用罐车拉运到转油点外输， 该罐车与普通罐车相比， 需要有较快的卸油速度以提高与提捞车配合的时效， 同时须具有在冬季作业时保温和加温处理设施。
研制成功的油罐车以5t东风卡车为底盘， 罐体外加保温层和铁皮护层， 罐底部设有强制卸油机构， 并伴有蒸汽穿堂管， 以便在发生冷凝问题时加热处理， 罐容
3) 活动转油站
为减少提捞偏远井罐车运油路上的往返耗时， 作为提捞采油的配套工艺， 研制了活动转油站。其主结构为一橇装箱体， 有效容积
4) 提捞井口和井下工具
研制的简易捞油井口， 主体是一个台阶式套管头， 上端与加重柱悬挂器配合， 可以测液面， 还具有防盗功能。研制的提捞泵由连绳装置、防打扭自由旋转装置、遇卡丢手装置及皮碗密封系统组成。提捞生产时与加重管柱顶端挂接， 操作方便，起落顺利。
5) 提捞井的测试
为了解提捞井的液面恢复情况， 研制了与提捞井口配套的液面测试装置， 装置采用可与加重柱顶端对接， 使用CY2LA 回声仪对液面进行测试。
