摘要：塔河油田稠油井粘度高无法直接生产，主要通过套管掺入稀油在井筒内与稠油混合后降低粘度开采，针对没有掺稀管网直接注入的油井，采用现场稀油罐给柱塞泵供稀油，加压后进行套管掺稀生产。柱塞泵在掺稀过程中主要通过针阀调节，量罐液位变化确定掺入多少。在运行过程中，受柱塞泵震动、油井压力变化等影响，针阀调节精准度难易控制，需要频繁调整、频繁量罐，工作量较大，而且易造成掺稀量不稳定，从而造成油井停产等影响生产时效。本次研究主要针对如何在不改变柱塞泵的情况下，围绕如何保证掺稀压力稳定和保证精准注入量方面进行攻关，提出维持柱塞泵出口压力稳定的自动排液阀和高压自控流量仪配套使用，实现精准稳定注入，保证油井正常生产，减少人员频繁调整，降低劳动强度。
关键词：掺稀；自动控制；精准计量；
1.塔河油田常规单井掺稀流程概况
1.1常规单井掺稀应用情况
目前现场常规的单井掺稀主要流程主要由稀油罐、掺稀泵组、泵出口到井口套管掺稀管线组成。
单井掺稀原理：稀油罐中的稀油通过掺稀泵加压，从套管掺入井内。稀油在井筒内与稠油混合，利用稀油对稠油中的胶质和沥青的溶解，当稀油加温并与稠油混合后，大幅度降低稠油粘度，提升原油的流动性。
柱塞泵在掺稀过程中主要通过针阀调节掺稀量，通过计量稀油罐内液位变化来计量掺稀量。需要调整掺稀量时通过手动调整针型阀来对掺入井筒稀油量进行调整，以满足稠油井的正常开采。
1.2 存在的主要问题
目前单井掺稀现场存在的主要问题：（1）掺稀量主要由手动调整针型阀控制，柱塞泵运行过程中由于震动因素的影响，会引起针型阀的轻微转动使针型阀的开度发生变化，造成掺稀量不稳定；（2）需要计量稀油罐中的液位变化来计算掺稀量，罐容较大，且调整至设计掺稀量需要10分钟一次量取液位、调整针型阀，直至调整稳定，工作量较大；（3）油井套压发生变化时，针阀前后端压差变化，但针阀开度一定不变，同样造成掺稀量不稳。
现场生产中的以上问题经常导致掺稀量与设计对比注入偏多或偏少。掺稀偏大时造成稀油的浪费，影响地层产出，掺稀偏少时易造成井筒堵塞，需关井采取解堵措施，严重影响油井生产时效，增加处理成本。
2.自动排液阀的研究与设计
2.1 主要研究设计内容
（1）主要技术原理。通过柱塞泵与井口之间加装高压自控流量仪，在原有掺稀流程的基础上，将掺稀泵出口回流管线上的针型调节阀改成能稳定压力的自动排液阀，当压力超过设计压力时，能通过自动排液阀泄压。利用自动排液阀，调节并稳定柱塞泵泵压，保证高压自控流量仪前、后端存在一定压差，同时利用高压自控流量仪，精确调整掺稀量，实现稳定掺稀、精确调整、减低工作量、优化用工的目标。
（2）排液阀的主要结构。自动排液阀的研究改造主要需实现为稳定泵压、自动开闭、适应不同压力级别的功能。根据功能需求，设计的自动排液阀主要的组成为：由进液口、密封球阀、阀座、弹簧、推动板、密封头、调节丝杆、出液口等组成（见图1）。整个密封筒、密封头材质为42crmo，满足承压25MPa。通过调节丝杆压缩或松开弹簧，按照丝杆上的刻度进行调节，满足0-25MPa泵压需要。在生产过程中，当排液阀进口压力超过设定压力时，密封球阀自动打开，通过出液口进行泄压，压力泄至设定压力时，密封球阀自动关闭泄压稳定压力。
图1 自动排液阀结构示意图
2.2 与柱塞泵的配套应用
通过柱塞泵与井口之间加装高压自控流量仪，把回流管线上的调节针型阀更换为自动排液阀。根据井口套压的需要，按照高出井口压力2-3MPa范围调整好自动排液阀，稳定柱塞泵泵压，实现高压自控流量仪前端压力控制在一定范围内，保持高压自控流量仪前后端有一定压差，利用高压自控流量仪，设定需要的掺稀量，精确调整掺稀量，满足生产需要。注入稀油量数据通过流量仪流量数据直接进行读取，方便快捷，减少人员上罐量取液位的危险操作。
3.现场应用效果及意义
3.1 应用效果
改造后在3口井进行现场应用，根据油井套压情况，调整自动排液阀，实现自动调节并稳定柱塞泵泵压，通过设定高压自控流量仪的流量，达到自动精确调整稳定掺稀量。
改造后日量罐次数由原来的24次/日减少为1次/日，改造后调整掺稀泵次数由12次/日降低至0次/日，改造后掺稀量波动范围2方降低至0.05方，改造后月度油井异常次数由2-3井次降低至0次。
与改造前相比，减少了频繁计量罐内液位变化、频繁调整针型阀的次数，降低了员工的劳动强度。对排液阀和高压自控流量仪在现场配套使用后可实现无人值守，降低了人工成本，按照单井用工6人计算，年度节约人工成本约44万元。在评价过程中，连续11个月未发生稠油堵塞井筒问题，节约异常处置成本25万元。此外通过稳定精准调节，减少异常，很大程度上节约了稀油，增加产量，通过三口井统计计算，年度平均单井节约稀油60吨，增油达200吨，单井年间接创效78万元（按原油价格每吨3千元计算）。
3.2 推广意义
该自动排液阀装置在现场应用过程中，当压力达到设计压力后使多余压力自动回流排出，实现稳定排液阀前端压力的功能。可广泛应用于依靠泵组掺稀生产的稠油井、泵组稳定精准注入的注水井和实现恒压外输压力的供水、供液等，同时与自控流量仪等配套使用，既能实现恒压又能保证精准注入量的目的。在很大程度上降低岗位人员频繁调整设备、频繁处理异常的劳动强度，具有很好的推广意义。
4.结论
（1）自动排液阀前后端均实现与现有设备方便连接的卡箍和丝扣，操作简单，方便加工和安装。可人工根据压力需要进行无级调节，在不同掺稀压力级别现场均可使用，现场操作简单，使用一个普通扳手即可完成；
（2）自动排液阀在现场应用中替换了掺稀设备上针型调节回流阀，通过旋转丝扣调节所需压力级别，排除了设备震动对排出开度的影响。根据设计压力实现间断性自动开启和关闭，既实现了回流的功能，又保证了出口压力的稳定；
（3）自动排液阀和高压自控流量仪配套使用，实现了掺稀压力的自动控制和精准稳定注入量的控制，保证油井正常生产，减少人员频繁调整次数，降低劳动强度，在一定程度上实现无人值守，降低人员成本，提升现场的本质安全。
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论文作者:赵传奇,于学红,杨国宏
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/9/21
标签：压力论文; 油井论文; 稳定论文; 自控论文; 流量论文; 高压论文; 柱塞泵论文; 《基层建设》2019年第20期论文;