摘要：针对锦91块经过多年的吞吐开采后处于高含水生产的情况，锦州油田大胆尝试使用螺杆泵进行不注汽冷采，结果出现产液下降产油升高的现象，通过对稠油流动规律的研究，并对锦91块进行了大量的资料分析，发现螺杆泵的稳定流可以避免抽油机生产时的脉动流所造成的稠油微观结构的反复启停，更有利于原油的产出，在锦91块在使用螺杆泵规模化冷采，整个试验区出现了产水下降、产油升高的良好局面。
　　关键词：边底水稠油 螺杆泵冷采 稳定流 脉动流
　　
　　
　　一、前言
　　锦州油田锦91块属于边低水稠油油藏，目前已进入高轮次吞吐采油后期。特别是近年来，随着吞吐轮次升高，油层中重质组分比例增大、油水流度比增加，生产矛盾加大，大部分油井出现含水上升，低效吞吐井数量迅速增加，蒸汽吞吐开采效果降低。该块边底水活跃，导致整个吞吐周期处于高含水状态生产，水侵现象严重，开发效果差。但在2004年锦91块开展螺杆泵试采的过程中发现，将抽油泵更换成螺杆泵生产后，产水减少，产油反而增加【1】，取得较好的措施效果。本文主要探讨了在稠油高含水区块螺杆泵冷采的机理，同时也为今后高含水稠油区块大规模实施螺杆泵冷采提供了理论依据。
　　二、理论基础
　　稠油因含有沥青、胶质、石蜡等而具有非牛顿流体的性质【2】，其粘度随剪切应力而变化。这是因为稠油中胶质、沥青和石蜡一类高分子化合物容易形成空间网状结构。这种结构在稠油流动时一部分被破坏，破坏的程度与流动速度有关。当稠油静止时，结构得以恢复，重新流动时，粘度就很大。所以稠油具有异常粘度【3】，在渗流时发生“滞后”现象。稠油的这种非牛顿性质直接影响驱油效率和波及系数，使稠油的采收率很低。要提高稠油的采收率就要改善异常稠油的流变性，即降低其粘度和极限剪切应力。而在抽油泵抽油的过程中，一定时间内近井地带的稠油向井筒流动，一定时间内近井地带的稠油停止流动（如抽油杆下行时），正是由于活塞这种周期性的运动，造成在一个周期内一定时间近井地带的原油停止流动，结构恢复，而下一个周期重新流动时，粘度就很大，使它很难流动。油滴一旦被滞留下来，要启动它必须克服附加毛管阻力，需要更大的毛管数才能将它启动。另外，抽油泵周期性的运动使稠油可能在其它地方被圈闭起来，排驱效率低。
　　螺杆泵连续的抽吸就避免了稠油结构的恢复，减少或避免了稠油在近井地带的堵塞，地层中的稠油能够形成稳定的流动油带，在油带前缘，油滴被启动而增溶到油带中，因此油带具有很好的流动能力，驱油效率高。
　　三、室内稠油岩心渗流实验
　　（一）不同渗透率条件下稠油岩心渗流模拟实验
　　将不同渗透率岩心饱和稠油后进行驱替，低渗透率的岩心和渗透率相对较高的岩心流动特性相近，增加压力只会使水量增加，对产油影响不明显。稠油和水流动特性与不同压差下饱和油的流动特性相同(具体分析参见2.3不同压差下油水流动)。
　　（二）不同油水含量条件下的岩心渗流模拟实验
　　实验发现：当岩心完全饱和水时，由于水和稠油的高流度比，水首先突破而流出，然后由于稠油进入岩心，阻挡了水流通道，水流出速度减小，含水下降（从100%到约75%），直到油开始流出，由于开始阶段稠油进入岩心有淤积堵塞渗流孔道的作用，含水含油出现一定程度上的波动。一段时间后，流动稳定下来，含水达90%以上。当岩心完全饱和稠油时，开始阶段只产油不产水，一定时间后水突破流出，而后含油含水率发生急剧变化：油被驱出使含油率迅速下降，而含水率快速增加，变化时间非常短暂（约10分钟），一定时间后含油含水趋于90%以上，且比较稳定。
　　对完全饱和稠油和完全饱和水的情况进行比较发现，最终稳定时的含油含水率十分接近，这说明在同样的压差下，近井地带的含水率对最终的采收率没有影响。另外，完全饱和稠油的情况模拟了岩心在不同含水率下稠油流动特性。
　　（三）不同压差条件下稠油岩心渗流模拟实验
　　较高的压力梯度下，随压力增加，产油量变化不大，而产水迅速增加。可见，靠增加压力开采会增加水的产量，而油产量变化很小。而在比较低的压力梯度下，随着时间的增加，含水率有下降的趋势，含油率则上升，流动最终趋于稳定。压力梯度减小后，含油率增加。但在现场稠油开采中，由于比较高的生产压差使更多的稠油启动，从生产数据来看，压力比较高时产油量高。分析认为，稠油在岩心中流动，由于粘度大，在比较低的驱动压力下，稠油相互间分子吸引力对其流动作用很大，使稠油形成段塞流动，占据流动孔道，将水的流动压制，在低驱替压力下，稠油和地层水的高流度比的特性没有显示出来。水相相对渗透率很低，出水少，甚至只出油不出水。因此，比较低的生产压差开采，有利于提高含油率，减少产液量。相反，高压生产中一旦水流获得突破，驱替孔隙中稠油的压力减小，稠油将不能被采出。可见，高压开采不利于提高采收率。但是，生产压力比较低不利于维持油田正常的生产，所以现场可以采取回复生产压力的方式来保证油井的正常生产，如周期性的开井生产、增加近井地带流体的流动性等方式。
　　四、实验结论
　　（一）稠油由于具有非牛顿流体性质，具有异常粘度。
　　（二）螺杆泵均匀的抽吸运动，避免了稠油微粒结构的间歇启停，使稠油形成连续油带减少了水的产出。
　　（三）由于稠油油藏的油水高流度比，使得在抽油泵生產时压差大、产出水多，而在螺杆泵小压差下生产，油水的高流度比没有显示出来，产出水少，造成换螺杆泵后油井产油增加。
　　（四）稠油油藏具有启动压力梯度，在相同原油粘度下启动压力梯度随岩心平均渗透率的增加而降低，且随着岩心渗透率的增大，启动压力梯度降低幅度减缓；岩心渗透率相同时，随着原油粘度的增加，启动压力梯度大幅增加，尤其是在渗透率相对较高的岩心中，粘度差异带来的启动压力变化更为明显。
　　（五）现场应用及意义
　　通过对锦91块稠油实施螺杆泵增产机理的研究，坚定了我们在稠油重水淹区实施螺杆泵冷采的信心。2005至2008年锦91块东部整体实施螺杆泵冷采，试验区107口螺杆泵井日产液量1 205.9m3，日产油量223.5t，累计运转30 167d，累计产液量493 545m3，累计产油量83 494t。平均单井产量在液量下降15.29m3的情况下原油增产0.96t，含水下降13.67%，取得了极大的成功。通过对稠油在微观流动状态下的研究，发现了稠油存在启动压力，找到了困扰高含水稠油油藏的关键，并且在锦91块螺杆泵冷采的实践也获得极大的成功，肯定了前面的认识。因此，只要能认真分析清楚稠油油藏面临的主要开发矛盾，结合螺杆泵采油的机理研究，就能为高含水稠油油藏进行高效开发指明道路。
　　参考文献：
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　　[2] WuY S,Karsten P,W itherspoon P A.Flow and displacement of bingham non-newtonian fluids in porous media[J]. SPE Reservoir Engineering, 1992, 7(3): 369-376.
　　[3] 关润伶. 稠油组分的结构分析及降粘剂的研制[D]. 北京:北京交通大学, 2006:49
　　[4] 刘曰武等.确定低渗透油藏启动压力梯度的三种方法[J].油气井测试, 2002,11(4):1-4
　　作者简介：
　　赵永仁（1977-），男，工程师，2002年毕业于大庆石油学院石油工程专业，2013年毕业于东北石油大学石油工程专业，工程硕士，现就职于中油辽河石油勘探局华油实业公司，从事采油工艺研究。