河南油田稠油热采防返吐掺水水嘴应用效果分析

陈 勇，景天豪，高明建 葛红雨，赵 兵 （中石化河南油田分公司第二采油厂，河南 唐河473415）

河南油田稠油热采防返吐掺水水嘴应用效果分析

陈 勇，景天豪，高明建 葛红雨，赵 兵 （中石化河南油田分公司第二采油厂，河南 唐河473415）

针对河南油田稠油热采掺水系统压力不平稳、单井掺水量波动范围大、波动频繁的技术难题，通过在单井掺水管线上安装防返吐掺水水嘴，对油井掺水最佳掺水量进行研究，对不同出油温度、产液量油井的应用效果进行了分析，研究结果为该技术的推广应用提供依据。

稠油热采；掺水水嘴；掺水量；河南油田；应用效果

1 稠油热采单井掺水量控制技术研究背景

1.1 单井掺水量调节频繁

稠油热采井开抽期出油温度、产液量相差较大［1～3］。单井采用掺水调节阀调节掺水量，受单井回压、出油温度及含水等因素的影响，掺水量不平稳，需频繁调节单井掺水量，增加了职工的劳动强度。同时易引起掺水系统压力不稳，进一步增加了单井调节掺水量的频率。

1.2 易诱发油井堵线事故

部分油井随着油井出油温度及含水量的下降，井口回压升高、掺水量下降。当井口回压高于掺水压力时，会使原油进入掺水管线造成堵线事故。这时采用蒸汽吹扫油井出油管线，如果扫不通只能开天窗扫线，造成工作量增加、油井停产时间延长等极为被动的后果。

1.3 易引起掺水调节阀内漏

掺水系统压力在1.6～2MPa之间，单井掺水量在0.4～0.8m3/h之间。掺水调节阀长期在高压、小流量状态下易发生内漏现象。

2 防返吐水嘴控制单井掺水量技术

2.1 水嘴结构及工作原理

防返吐水嘴主要结构为三通，采用低进高出结构从两端同轴线焊接安装。三通内部有一个M14的螺孔用来安装水嘴，上部有一个0.5in管螺纹内扣用来安装堵头。单流装置采用钢球安装在右侧出口端。

通过更换不同直径的水嘴，得到不同的单井掺水量，解决了频繁调节单井掺水量的问题，实现了掺水系统的平稳运行。由于具有防返吐功能，可在油井堵线后用蒸汽进入掺水管线对油井出油管线进行伴热，而后对出油管线进行吹扫即可解除堵塞，恢复油井正常生产。

2.2 安装使用

安装位置在单井掺水调节阀与单井掺水控制阀之间。安装步骤：①倒流程泄压；②电气焊割去约60mm原管段；③焊接安装水嘴套；④安装水嘴；⑤安装堵头；⑥打开单井掺水控制阀。

3 油井掺水最佳掺水量的确定

稠油是通过提高含水率改变流态，即水拖动油流动。油井掺水量不是越大效果越好，掺水量应根据油井产液量、含水率来确定。根据管道模拟试验，含水率超过85%后，若再提高含水，粘度下降幅度非常小，此时集油管道流量增加，流速会增大，管道摩阻与流速的平方成正比，会引起管道阻力上升，特别是对于远距离的油井若再增加掺水，管道压力损失更大。因此，含水率达到一定后，就不能再提高掺水量，若再提高掺水量造成掺水系统运行负荷增加，能耗上升，甚至引起回压升高。为此，对不同油井使用不同直径水嘴的掺水量进行现场试验，结果见表1。

表1 不同油井掺水量试验数据表

通过对上述2口油井进行的水嘴直径与掺水量的试验可以看出：在油井回压相同的情况下，相同直径的水嘴得到的掺水量并不相同且差值较大。因此在掺水量的控制方面，要求按照规定0.4～0.6m3/h的标准进行掺水。应以回压作为调整掺水量的主要依据，要求油井回压最高不能超过0.3MPa，对部分原油粘度高的油井掺水量可适当超出上限。

4 油井掺水最佳时机的确定

4.1 出油温度与回压的关系

根据原油管道模拟试验结论，古城原油动力粘度随含水率增加有一个先增加后减小过程，即存在转相点，转相点含水率在41%左右。温度对转相点的影响并不大，即不同温度下的转相点基本相同（见图1）。

在古6605井进行了现场试验。通过油井出油温度与回压的关系曲线可以看出：当出油温度低于50℃时，油井回压开始明显上升，古6605井高达0.35MPa以上。回压过高后抑制油井产能，同时能耗会上升，易造成油井堵线。因此当油井出油温度低于50℃时，需及时对油井进行掺水，以降低油井回压 （图2）。

图1 不同温度下的原油动力粘度转相点

图2 古6605井回压与出油温度关系曲线

稠油蒸汽吞吐热采生产井口出液温度相差较大，放喷初期井口温度80～110℃，吞吐后期温度28～35℃，各计量站管辖油井有放喷初期和吞吐后期的，混合温度目前还没有一个确定范围，因此，掺水温度只能给出一个相对值。为节约能耗，冬季生产中可根据具体情况，调整掺水温度。夏季地温高，系统温降小，可按来液温度脱水后直接掺水。

4.2 油井含水与回压的关系

通过油井含水与回压的关系曲线可以看出：当油井含水50%左右时，油井回压上升并不明显，因此当油井含水低于50%时，对油井进行掺水，以降低油井回压。

温度对动力粘度的影响与含水率有关。在含水率比较小时，可以通过增加温度来降低粘度，进而减小流动阻力。在含水率比较高的情况下，温度对粘度影响非常小，增加温度对于降粘和减阻不会有太大的作用。所以，在含水率小于55%时，可以实行增温降粘；但当含水率大于55%时，粘度几乎不受温度影响，增温降粘效果不明显。

5 结论和建议

1）防返吐水嘴能杜绝恶性堵线事故，减少了事故损失；能降低职工的劳动强度，防止掺水调节阀被损坏。

2）掺水量宜控制在0.4～0.6m3/h之间。

3）当油井出油温度低于50℃或含水低于50%时，应对油井进行掺水以降低油井回压。

［1］凌建军.实用稠油热采工程 ［M］.北京：石油工业出版社，1996.

［2］刘文章.稠油注蒸汽热力开采工程 ［M］.北京：石油工业出版社，1998.

［3］张琪.采油工程原理与设计 ［M］.东营：石油大学出版社，2002.

TE937

A

1000－9752（2011）06－0377－03

2011－04－22

陈勇 （1986－），男，2009年大学毕业，助理工程师，现主要从事油田开发工作。

［编辑］ 苏开科