潛油電泵井潛力評(píng)價(jià)及優(yōu)化設(shè)計(jì)的推廣與應(yīng)用*

馬坤 范路 宋泓霖 郎立術(shù) 劉向東

（勝利油田技術(shù)檢測(cè)中心）

據(jù)統(tǒng)計(jì)，勝利油田目前潛油電泵開(kāi)井超過(guò)1 500口，占總開(kāi)井?dāng)?shù)的6%左右，而其液量占總液量的30%左右，耗電量占提液系統(tǒng)總能耗的30%左右，運(yùn)行成本明顯高于其他采油方式，存在較大的優(yōu)化降本空間。勝利油田技術(shù)檢測(cè)中心能源站測(cè)試評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)潛油電泵井系統(tǒng)效率逐年提高，但也存在兩個(gè)問(wèn)題：?jiǎn)挝婚g系統(tǒng)效率存在特色差異、無(wú)法量化潛油電泵井的潛力提升空間及潛力大??；如何評(píng)價(jià)節(jié)能技改方法的經(jīng)濟(jì)可行性。

1 總體設(shè)計(jì)思路

潛油電泵井潛力評(píng)價(jià)及優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要工作分為三步：首先，建立不同油藏類型的潛油電泵井能量損失模型[1]，并按照“一井一模型”的原則進(jìn)行模型擬合修正，實(shí)現(xiàn)模型與實(shí)測(cè)功率相對(duì)誤差小于5%；其次，以產(chǎn)量不降為邊界，以內(nèi)部收益率最高為目標(biāo)，進(jìn)行降本潛力預(yù)測(cè)及評(píng)價(jià)；最后，在潛力評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上開(kāi)展優(yōu)化設(shè)計(jì)工作。技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 技術(shù)路線

2 主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)

2.1 潛油電泵井能量損失模型

建立理論模型：依托油藏參數(shù)、生產(chǎn)工藝參數(shù)運(yùn)行、地面設(shè)備等數(shù)據(jù)，根據(jù)模擬產(chǎn)能預(yù)測(cè)、多相管流、排出動(dòng)態(tài)、電力系統(tǒng)4個(gè)子模型建立潛油電泵井能量損失模型[2]。

模型修正：根據(jù)每口電泵井的泵排量、揚(yáng)程等實(shí)際情況進(jìn)行電泵特性、排出系統(tǒng)及流體物性修正，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行模型驗(yàn)證，滿足誤差精度在5%以內(nèi)，完成能量損失模型擬合[3]。潛油電泵井能量損失模型如圖2所示。

圖2 潛油電泵井能量損失模型

2.2 以降本潛力“R”為核心的潛力評(píng)價(jià)體系

在建立能量損失模型的基礎(chǔ)上，提出以降本潛力“R”為核心的潛油電泵井評(píng)價(jià)指標(biāo)。

式中：R——降本潛力；

P目前——目前生產(chǎn)狀態(tài)下的電泵井系統(tǒng)輸入功率，kW；

P最佳——相同產(chǎn)量下能耗最低電泵井系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的輸入功率，kW；

T周期——回本周期（近似使用平均檢泵周期），h；

A——實(shí)時(shí)電費(fèi)，元；

C投入——投入成本（作業(yè)、設(shè)備、人工），元。

以產(chǎn)量不降為邊界，枚舉滿足產(chǎn)量要求的多種泵深、電動(dòng)機(jī)、揚(yáng)程等組合，計(jì)算每種組合下的運(yùn)行成本（包括能耗、人工和維護(hù)）、操作成本（運(yùn)行成本+作業(yè)和維修），以及完全成本，計(jì)算降本潛力R。

若降本潛力R為負(fù)值則沒(méi)有效益，不做改造；若為正值則有降本增效潛力。其R值越大，降本潛力越大?！敖当緷摿”是節(jié)能降耗與經(jīng)濟(jì)效益的結(jié)合，作為油井能耗管理、評(píng)價(jià)、考核的標(biāo)準(zhǔn)，更加科學(xué)、合理，更具可操作性。

2.3 優(yōu)化改造技術(shù)研究

以降本潛力R值最大為目標(biāo)，針對(duì)潛油電動(dòng)機(jī)、潛油電泵進(jìn)行優(yōu)選并合理匹配泵揚(yáng)程及沉沒(méi)度，實(shí)現(xiàn)電泵參數(shù)的整體優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)降低潛油電泵綜合能耗，有效延長(zhǎng)潛油電泵檢泵周期，減小潛油電泵井躺井率[4]。

電動(dòng)機(jī)功率階梯化技術(shù)：針對(duì)最佳機(jī)-泵匹配階段缺失現(xiàn)狀，優(yōu)化電磁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完善21 kW等四種規(guī)格電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)功率階梯化[5]。

泵揚(yáng)程階梯組合技術(shù)：針對(duì)泵揚(yáng)程最小臺(tái)階單元350 m，組合單一造成揚(yáng)程溢出，存在能耗浪費(fèi)的現(xiàn)狀,設(shè)計(jì)300 m、400 m、500 m 3種揚(yáng)程單元，搭配組合20余種，實(shí)現(xiàn)泵揚(yáng)程100 m 1個(gè)臺(tái)階，減少截流損失及成本費(fèi)用[6]。

3 推廣應(yīng)用情況及經(jīng)濟(jì)效益

2013—2015年連續(xù)3年,先后在勝采、東辛、現(xiàn)河、河口4個(gè)開(kāi)發(fā)單位累計(jì)完成148個(gè)區(qū)塊共985口潛油電泵井模型建立和降本潛力評(píng)價(jià)工作。2016—2017年篩選364口潛力井進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并完成260口電泵井優(yōu)化改造。實(shí)施優(yōu)化改造后，平均日耗電降低145.7 kWh，平均泵掛提高101 m，沉沒(méi)度減少314 m，系統(tǒng)效率上升3.5%，噸液耗電對(duì)比下降8.7%。同時(shí)延長(zhǎng)檢泵周期50 d/a，每年減少躺井24井次。

4 結(jié)論

應(yīng)用潛油電泵井潛力評(píng)價(jià)及優(yōu)化設(shè)計(jì)，可對(duì)潛油電泵井進(jìn)行優(yōu)化改造并達(dá)到了較好的預(yù)期效果。目前潛油電泵井模型覆蓋勝采等4個(gè)油田區(qū)塊，未覆蓋海上大排量油藏類型,未考慮在線閉環(huán)優(yōu)化控制。新節(jié)能技術(shù)及產(chǎn)品的應(yīng)用，將有助于該項(xiàng)目的進(jìn)一步開(kāi)展及提升。