中国的油井与其他一些主要产油国相比，原油产量和质量均相对较低，尤其是采油中后期。面对地层压力降低、含水量增高等问题，如何提高油气田采收率成为业界广泛关注的课题。以大庆油田为代表的水驱、聚驱采收技术，创造了具有世界水平的成果。在此基础上，中国石油人经过不懈的探索和实践，又形成了SAGD、蒸汽驱、新水驱、火驱、三元复合驱以及CO2驱等战略性、前瞻性的采收技术。调驱和压驱与以上多种驱油方式的目的相同，但原理略有不同。调驱和压驱不但要通过驱油液进行驱油，还要通过驱油液的化学成分和高压对地层结构进行一定的调整。但是，不管是采用有机材料还是无机材料，驱油液的抗剪性一般都较差，而泥浆泵、注入泵等传统注入装置每分钟的活塞起落次数可达150次，对驱油液剪切率较高，且排出速度非线性[1]，大大降低了驱油液的性能，已经不能满足日益发展的油田驱油技术。所以，设计制造一种专门应用于调驱、压驱作业的注入装置具有重要的意义。
1　调驱作业和压驱作业的定义
1.1　调驱作业
地层剖面在不同的井深位置具有不同的地质结构，不同的地质结构具有不同的渗透率。在进行驱油作业时，如果不对地层剖面进行调整，驱油液很容易沿高渗透层快速通过，并避开低渗透层，达不到全面驱油的目的。
调驱作业可通过向驱油液添加不同的化学成分和堵剂，在地层中达到注入水增粘、原油降阻、油水混相和高渗透层颗粒堵塞等综合作用，可封堵注水井的高渗透层，均衡其吸水剖面，降低油水的流度比，进一步驱出地层中的残余油，并可在地层中形成一面活动的“油墙”，产生“活塞式”驱油作用，以降低油井含水量并提高原油采收率[2]。
1.2　压驱作业
压驱就是采用压裂的方式将驱油液通过裂缝注入油层，可实现驱洗剩余油的同时补充地层能量，达到提高三类油层采收率的目的。从目标上看，压驱工艺与常规压裂存在本质差异：用低黏度驱油液代替压裂液压开地层，通过裂缝快速注入驱油液，补充地层能量的同时驱洗孔隙剩余油，根据需求选择是否加砂提高导流能力，无需返排，根据实际直接开井生产。2　调驱、压驱作业对设备的基本要求
2.1　低剪切率要求
调驱作业中，通过配制特定成分的驱油液，如将聚丙烯酰胺与交联剂、增强剂等混合后注入地层，在地层条件下生成不溶于水的强凝胶，从而达到封堵地层的目的，而调驱作业中对驱油液剪切率有较高的要求。所谓剪切率，反映到注入设备上就是活塞的起落频次。活塞启闭的过程中，对驱油液会产生剪切作用。为了保护驱油液的性能，剪切率必须保持在较低的频率。
2.2　线性的排出速度
泥浆泵、柱塞泵等注入装置的基本原理为曲柄连杆机构，传递到活塞上的运动速度符合正弦函数曲线，有极大值和零值，导致驱油液的排出速度是脉冲性质的，非线性，对于堵剂的性能起到一定的破坏作用，所以理想的注入速度应为线性速度。
2.3　较高的注入压力
不管是调驱还是压驱作业，由于根本目的是进行驱油提高原油产量，甚至对地层产生一定的压裂，所以注入设备必须具备较高的排出压力。在调驱作业中，一般注入压力可达20MPa以上，而在压驱作业中甚至可达50MPa。
3　智能地面注入装置
根据调驱和压驱作业的目的及对设备的要求，设计研制了一种智能地面注入装置，专门用于调驱和压驱
作业。
3.1　智能地面注入装置组成
该注入装置主要由变频控制柜、变频电机、恒功率变量油泵、双作用往复液压缸、吸入阀、排出阀、泵底座和液压油箱8大部分组成，如图1所示。其中，双作用往复液压缸带有电磁换向装置和蓄能器，液压油箱带有轴流风机冷却装置。
完成驱油液吸入和排出。
（德州联合石油科技股份有限公司，德州253034）
摘　要：针对目前油田上使用的如泥浆泵、柱塞泵等三缸往复泵在调驱、压驱作业中存在的对驱油液剪切率高、自身维修保养成本高等缺点，研制了一种适合油田调驱、压驱作业的智能地面注入装置。该装置运行频率远远低于泥浆泵、柱塞泵等传统三缸往复泵，大大降低了对驱油液的剪切率，保护了驱油液的性能。同时，该装置可通过恒功率变量油泵，根据井底压力实时自动调节排出压力和排量，保护地层结构和注入系统的安全。
关键词：调驱  压驱  注入装置
1
3
4
6
7
8
9
1.变频电机；3.恒功率变量油泵；4.双作用往复液压缸；5.吸入阀；6.排出阀；7.泵底座；8.液压油箱；9.活塞缸
图1　智能地面注入装置
通过并联两个大功率变频电机和两个恒功率变量油泵并加强装置机体强度后，可实现对高注入压力的要求。
通过恒功率变量油泵还可自动调节装置排量。由于功率恒定，井底压力越大，装置排量越小，注入速度越低，对地层结构起到保护作用。  3.2　液力端结构
该装置液力端主要由吸入管汇、吸入阀、
排出阀、活塞、活塞杆、双作用往复液压缸以及排出管汇等组成[5]，如图2所示。
5
6
7
8
1.吸入管汇；
2.吸入阀；注入
3.吸入阀盖；
4.排出阀；
5.排出阀盖；
6.活塞；
7.活塞杆；
8.双作用往复液压缸
图2　液力端结构
通过前文述及的装置结构及原理，结合该液力端的结构组成，使该液力端除具备调驱、压驱作业所要求的对驱油液的低剪切率以外，还需具备以下特点：
（1）活塞行程长，活塞线速度低，阀起落频次低，对堵剂的剪切率低；
（2）自吸性好，不需要像泥浆泵和柱塞泵配备灌注泵；（3
）易损件使用寿命明显高于泥浆泵和柱塞泵。4　现场应用
在油田作业现场，该装置可配套其他产品和智能化控制系统完成智能注入工作。如图3所示，油田作业现场包括系统活动营房、搅拌罐、控制间、注入装置以及高压管
图3　油田作业现场示意图
参考文献
[1]ItkisM Y ，Sotnikov O A.Analyzing the Effectiveness of an Intake
Compensator for a Piston Mud Pump[J].Chemical and Petroleum Engineering ，1995，（3）：243-247.
[2]张继风.水驱油田开发效果评价方法综述及发展趋势[J].岩性
油气藏，2012，（3）：118-122.
[3]肖俊建.单缸双作用隔膜泵脉冲消减技术研究[J].流体机械，
2005，（6）：45-47.
[4]许福玲.陈晓明.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，
2004.
[5]范存德.液压技术手册[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2004.
An Intelligent Surface Injection Device Suitable
for Oil Field Profile Control and Pressure Drive Operation
CHEN Qiang, WANG Dongmei, ZHANG Haoqian
(Dezhou United Petroleum Technology Co., Ltd., Dezhou 253034)
Abstract: In view of the shortcomings of the three cylinder reciprocating pumps, such as mud pump and plunger pump, in the operation of profile control and pressure drive, such as high shearing rate of the oil displacement fluid, high cost of self maintenance, this set of intelligent ground injection device is developed. The operation frequency of the device is far lower than the traditional three cylinder reciprocating pump, such as mud pump and plunger pump, which greatly reduces the shear rate of the oil displacement fluid and protects the performance of the oil displacement fluid. At the same time, the device can automatically adjust the discharge pressure and displacement in real time injection system.
Key words device

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