機(jī)械采油系統(tǒng)效率分析

摘 要：針對機(jī)械采油系統(tǒng)效率比較低的實(shí)際情況，結(jié)合油田開發(fā)現(xiàn)狀，將地址與工程相結(jié)合，從儲層流入動態(tài)、環(huán)空測試機(jī)械采油系統(tǒng)整體優(yōu)化角度出發(fā)，對抽汲參數(shù)和系統(tǒng)硬件進(jìn)行優(yōu)化配置，建立間歇抽油井工作制度數(shù)學(xué)模型，加強(qiáng)機(jī)械采油井計(jì)算管理與實(shí)時監(jiān)測，提出較系統(tǒng)的研究思路和方法，以提高機(jī)械采油系統(tǒng)效率，為低滲低產(chǎn)油田的開發(fā)開辟了更為廣闊的思路。

關(guān)鍵詞：機(jī)械采油；系統(tǒng)效率；參數(shù)優(yōu)選，環(huán)形空間；測試

一、機(jī)械鉆井技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)和方向

近年來，我國許多企業(yè)的產(chǎn)品技術(shù)水平取得突破。一批列入國家重大技術(shù)裝備創(chuàng)新項(xiàng)目的石油設(shè)備研制獲得成果：寶雞石油機(jī)械廠研制的ZJ70DB鉆機(jī)，采用全數(shù)字控制交流變頻等多項(xiàng)新技術(shù)，進(jìn)入國際先進(jìn)鉆機(jī)行列；宏華公司研制的ZJ40DBS鉆機(jī)，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，達(dá)到國際先進(jìn)水平；江漢石油四機(jī)廠研制的2000型成套壓裂設(shè)備通過鑒定，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，達(dá)到國際先進(jìn)水平。

經(jīng)過近15年的努力，全國石油鉆采設(shè)備和工具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會已形成了面向陸上和海上石油勘探、鉆采設(shè)備、材料標(biāo)準(zhǔn)體系?，F(xiàn)行有效的國家標(biāo)準(zhǔn)中，等同等效采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的有27項(xiàng)。目前，我國通過API認(rèn)證的石油設(shè)備制造企業(yè)已達(dá)196家。寶雞石油機(jī)械廠已獲得API認(rèn)證達(dá)8大類55項(xiàng)，是我國取得API認(rèn)證最多的石油設(shè)備制造企業(yè)。為我國的石油機(jī)械裝備進(jìn)入國際市場打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、機(jī)械采油系統(tǒng)效率研究：

1、確定油井流入動態(tài)

油井流入動態(tài)研究是進(jìn)行油井產(chǎn)能預(yù)測和機(jī)械采油系統(tǒng)優(yōu)化的基礎(chǔ)，其準(zhǔn)確與否，將直接關(guān)系到整個機(jī)械采油系統(tǒng)參數(shù)匹配和系統(tǒng)硬件配置的合理性，是影響機(jī)械采油系統(tǒng)運(yùn)行效率的主要因素之一。

2、研究環(huán)空液面變化規(guī)律，確定環(huán)空擬液面

環(huán)空動液面是產(chǎn)能預(yù)測和油井設(shè)計(jì)的一個重要基礎(chǔ)參數(shù)。目前油田普通采用環(huán)空測試法錄取油井環(huán)空液面，但當(dāng)環(huán)空液面存在泡沫段時，機(jī)械抽油井環(huán)空將會失去明顯油氣界面，從而導(dǎo)致測試失真。此時應(yīng)通過理論方法確定擬氣柱（包括環(huán)空氣柱段和泡沫段中的氣柱段）從而得到擬液面的正確位置。陳家瑯等入通過模型模擬認(rèn)為：在環(huán)空測試過程中，環(huán)空動液面并非靜止不動，而是以一定的規(guī)律變化的。

3、確定間歇抽油井的合理工作制度

目前低滲透油田中，間歇抽油井已接近40%，其系統(tǒng)效率均較低（<18%），因此對間抽井進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)選和合理工作制度研究就顯得非常重要。結(jié)合儲層的流入特性，利用物質(zhì)平衡原理，在間歇抽油井泵掛、沖程、沖次及桿柱組合組臺等參數(shù)給定的條件下，建立間抽井環(huán)空液面變化規(guī)律數(shù)學(xué)模型。如圖3所示環(huán)空液面示意圖，利用物質(zhì)平衡原理，建立間歇抽油數(shù)學(xué)模型。利用四階龍格一庫塔法求解間歇抽油數(shù)學(xué)模型，即可確定出間歇抽油井的工作制度。

4、機(jī)抽系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化

隨著采油工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，國內(nèi)外對提高有桿抽油系統(tǒng)效率的研究非常重視。采取了一系列新工藝措施.在提高機(jī)抽系統(tǒng)效率方面取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效果。盡管如此，有桿抽油系統(tǒng)仍存在許多問題，諸如電機(jī)不匹配、抽油機(jī)平衡程度欠佳、工作參數(shù)不匹配等，所有這些都在不同程度上影響著機(jī)抽系統(tǒng)的高效運(yùn)行。

鑒于以上情況，依據(jù)儲層產(chǎn)能預(yù)測。結(jié)臺油田開發(fā)情況.運(yùn)用抽油井供排協(xié)調(diào)理論，優(yōu)化設(shè)計(jì)機(jī)械抽油系統(tǒng)參數(shù)，從而提高整個機(jī)械抽油井的系統(tǒng)效率和經(jīng)濟(jì)效益。其具體內(nèi)容包括：儲層產(chǎn)能預(yù)測；建立機(jī)、桿、泵數(shù)據(jù)庫，確定多種不同的抽汲參數(shù)組合；建立以泵徑、沖程、沖次、動液面深度和泵掛深度為變量的參數(shù)優(yōu)選設(shè)計(jì)模型；建立系統(tǒng)效率最高目標(biāo)函效。優(yōu)化設(shè)計(jì)機(jī)抽系統(tǒng)參數(shù)，最終確定出最優(yōu)方案。

5、優(yōu)化井下配套裝置

機(jī)械抽油系統(tǒng)的優(yōu)化不僅包括參數(shù)優(yōu)選，還包括相應(yīng)硬件的優(yōu)化配置?？死斠啦捎投S近幾年在機(jī)械采油方面，單項(xiàng)抽油工藝技術(shù)比較成熟（如油管錨定、閉式采油、防漏管柱、井下分離器、綜合防砂及抽油桿扶正技術(shù)等）。在系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，將這些單項(xiàng)成熟技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化配置組合，同時根據(jù)井液氣液比情況，加裝并下高效多相分離器與管式泵承載排氣裝置，可以有效地減少井下?lián)p失，提高井下效率。

6、優(yōu)化地面機(jī)抽系統(tǒng)配置

機(jī)械抽油井地面系統(tǒng)包括機(jī)械設(shè)備、動力設(shè)備和供電系統(tǒng)。近幾年節(jié)能抽油機(jī)、抽油機(jī)軟啟動裝置在二廠試驗(yàn)成功，節(jié)能效果較好；無功就地集中補(bǔ)償技術(shù)比較成熟。但整個地面系統(tǒng)仍未進(jìn)行優(yōu)化配置，地面功率損失較大，功率因素只有0.4。利用目前成熟的節(jié)能技術(shù)。結(jié)合油田實(shí)際情況。對地面機(jī)抽系統(tǒng)優(yōu)化配置，可減少運(yùn)行損失，提高地匝系統(tǒng)效率。

7、建立抽油井微機(jī)管理體系

機(jī)械抽油井系統(tǒng)效率是一個動態(tài)評價參數(shù)。它與日常生產(chǎn)管理有關(guān)。在前面的研究基礎(chǔ)上，開發(fā)了以系統(tǒng)效率為目標(biāo)函數(shù)的“機(jī)抽系統(tǒng)校撥與設(shè)計(jì)”軟件：一是對現(xiàn)有抽油井參數(shù)配置與工作制度的合理性進(jìn)行校核評價；二是對機(jī)抽井進(jìn)行參數(shù)優(yōu)選和系統(tǒng)效率預(yù)測；三是機(jī)械抽油井泵情況的計(jì)算機(jī)診斷；四是機(jī)械抽油井井史與靜動態(tài)資料的計(jì)算機(jī)管理，隨時監(jiān)控抽油井的動態(tài)變化，從而實(shí)現(xiàn)抽油井的微機(jī)管理與維護(hù)。

三、機(jī)械采油井現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果及我國目前現(xiàn)狀

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：按本文提供的技術(shù)思路和研究成果。在新疆石油管理局采油二廠進(jìn)行了較大范圍的現(xiàn)場試驗(yàn)，取得了明顯的增產(chǎn)增效效果。應(yīng)用“機(jī)械抽油系統(tǒng)校核與設(shè)計(jì)”軟件成功地對50口現(xiàn)有機(jī)抽井進(jìn)行了校核 ，對30口油井進(jìn)行了系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。據(jù)隨機(jī)抽查19口試驗(yàn)井統(tǒng)計(jì)，平均泵效提高l2.44% 。平均單井增加液量6.7 t/d，其中可對比的7口井平均系統(tǒng)效率提高了7.54%。

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作者簡介：

李金東（1981.11- ），男，漢族，江蘇沛縣人，陜西延長石油（集團(tuán)）管道運(yùn)輸?shù)谌止竟こ袒聘墒?，本科學(xué)歷。endprint