低滲透油田機(jī)采效率優(yōu)化技術(shù)研究

劉雪峰，王鵬濤，梅 艷

(延長油田股份有限公司杏子川采油廠，陜西 延安 717400)

杏子川采油廠大部分老井采油參數(shù)不夠合理，低沖程、高沖次、大泵徑的現(xiàn)象普遍存在，致使抽油泵效率低、油井免修期較短、單井能耗較高。通過對全廠抽油機(jī)井機(jī)采參數(shù)全面分析,結(jié)合目前油水井的生產(chǎn)實(shí)際和產(chǎn)能狀況，決定全面開展機(jī)采參數(shù)優(yōu)化工作，以優(yōu)化抽油機(jī)井沖程、沖次、泵徑為手段，實(shí)現(xiàn)降本增效目的。

1 機(jī)采效率現(xiàn)狀

1.1 全廠機(jī)采效率現(xiàn)狀

通過對我廠全部生產(chǎn)井采油參數(shù)摸底，我廠抽油機(jī)平均沖次為6轉(zhuǎn)/分鐘，平均沖程1.48 m，Φ38mm和Φ44mm的抽油泵占總抽油泵的比例達(dá)到 72%, 抽油機(jī)平均泵效只有14%， 低于油田開發(fā)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。因此優(yōu)化油井采油參數(shù)，提高抽油機(jī)泵效成為當(dāng)前開采的當(dāng)務(wù)之急(見圖1)。

圖1 采油廠油井泵效統(tǒng)計(jì)圖

圖2 采油廠油井泵徑統(tǒng)計(jì)圖

從圖2可以看出我廠Φ38mm的抽油泵所占比例最高，在后期的油井檢修時(shí)，有針對性的對小液量油井逐步采用Φ38mm和Φ32mm的抽油泵替換Φ44mm的抽油泵以達(dá)到合理的理論排量。

1.2 各區(qū)塊效率差異較大

圖3 采油大隊(duì)泵效統(tǒng)計(jì)圖

從圖3可以看出，油井泵效普遍低，小于10%的油井1 733口，占油井總數(shù)的53%，小于20%的油井2 464口，占油井總數(shù)的75%，各采油大隊(duì)泵效不均衡性較大，其中采油一、二、四、六大隊(duì)的泵效普遍偏低，這四個(gè)采油大隊(duì)大部分油井的泵效小于20%，是本次采油參數(shù)優(yōu)化的重點(diǎn)區(qū)域。采油三大隊(duì)和采油五大隊(duì)泵效相對較高。

2 采油參數(shù)不合理的危害

抽汲參數(shù)不合理，抽油泵長期處在供液不足的狀態(tài)下抽油泵內(nèi)柱塞與泵筒干磨，導(dǎo)致抽油泵漏失嚴(yán)重，油井不上液，增加油井作業(yè)費(fèi)用。油井沖次快，會(huì)增加抽油桿與油管的偏磨次數(shù)，同時(shí)抽油桿受到交變載荷的影響，抽油桿的使用壽命將大幅度降低；抽油泵泵徑偏大，將會(huì)增大抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷，增加了桿斷頻率。油井沖次和泵徑偏大，將會(huì)增加抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷和震動(dòng)載荷，這樣就會(huì)增加地面設(shè)備的裝機(jī)功率，造成了電能的浪費(fèi)；高沖次和大泵徑還會(huì)導(dǎo)致抽油桿中性點(diǎn)上移，在抽油機(jī)下行程時(shí)抽油桿失穩(wěn)彎曲段增加，加劇下部抽油桿的偏磨，降低檢泵周期和增加作業(yè)成本。因此，優(yōu)化調(diào)整油井抽油參數(shù)亟需進(jìn)行。

3 低泵效原因分析

3.1 抽油機(jī)井泵效的概念

抽油機(jī)井的實(shí)際產(chǎn)液量Q實(shí)一般小于泵的理論排量Q理, 二者的比值稱為泵的容積效率, 油田習(xí)慣稱之為泵效，用η表示。

η=Q實(shí)/Q理×100%

Q理=1 440× D2/4×SN×10-6

式中：Q理為抽油泵的理論排量，m3；Q實(shí)為抽油泵的實(shí)際排量，m3；D為抽油泵直徑，mm；S為抽油機(jī)沖程，m；N為抽油機(jī)沖次，m

當(dāng)油井連抽帶噴時(shí), 有可能接近甚至大于1。正常情況下, 若能達(dá)到60%～70%就認(rèn)為泵效良好, 當(dāng)泵效低于30% , 則認(rèn)為泵效較差。

3.2 產(chǎn)生低泵效的原因

抽油機(jī)井發(fā)生低泵效的原因有很多種, 大體可歸納為四類, 第一類是由于油層供給能力不充足或參數(shù)偏大; 第二類是由于泵況異?；騾?shù)偏小; 第三類是由于抽油機(jī)舉升工藝的不適應(yīng)性造成; 第四類由于量油資料不準(zhǔn)或抽吸參數(shù)( 泵徑、泵深、沖程、沖次) 維護(hù)不及時(shí)造成。

3.3 低泵效治理措施

(1)泵徑要合理，逐步替換現(xiàn)有的44 mm抽油泵，增加38 mm抽油泵，適當(dāng)試驗(yàn)32 mm抽油泵，泵徑降下來后要同時(shí)考慮抽油泵防卡措施。

(2)沖程盡量放大，使得抽油機(jī)大沖程運(yùn)行，增加抽油泵的充滿系數(shù)。

(3)沖次優(yōu)化，要求在不影響產(chǎn)量的前提下沖次盡可能的小，按照采油廠的目前油井井況實(shí)際，安裝38 mm抽油泵的井沖次可降到3次左右。

(4)對于受設(shè)備限制參數(shù)調(diào)整不到位或不能調(diào)整的油井，液量小，功圖顯示供液不足的油井進(jìn)行間歇采油。4 機(jī)采效率優(yōu)化。

4 機(jī)采效率優(yōu)化

4.1 優(yōu)化間歇采油井采油時(shí)間

當(dāng)抽油機(jī)井停抽后，井筒中的液面將在地層續(xù)流的作用下從下泵深度處逐漸向上恢復(fù)，沉沒度將隨時(shí)間增加而增加，井底壓力逐漸增大，油層滲流入井的液體量隨時(shí)間的增加而減少。

為了研究油井合理的間歇抽油制度，對油井進(jìn)行關(guān)井后液面恢復(fù)監(jiān)測，從液面恢復(fù)高度與時(shí)間關(guān)系曲線可以看出，關(guān)井后一段時(shí)間，液面恢復(fù)速度均勻，與時(shí)間近似成一條直線的正比關(guān)系。隨著關(guān)井時(shí)間的延長，由于油井環(huán)形空間積聚的液體增多，其形成的液柱回壓就會(huì)對地層的出液能力產(chǎn)生一定影響，液面恢復(fù)速度逐漸減緩。因此，對油井進(jìn)行間歇抽油，即在關(guān)井后曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)前開井，就不會(huì)影響油井的產(chǎn)量，開井后液面會(huì)因抽油機(jī)的抽汲能力大于油層的流入(井筒)能力而逐漸降落，當(dāng)液面降落到原正常生產(chǎn)時(shí)的液面后再次關(guān)井，反復(fù)進(jìn)行開關(guān)井，相應(yīng)的關(guān)井時(shí)間和開井時(shí)間也就是油井的間歇抽油周期。

對于不同產(chǎn)量和性質(zhì)的油井進(jìn)行關(guān)井液面恢復(fù)監(jiān)測，根據(jù)實(shí)際測量數(shù)據(jù)繪制的H-t曲線來看，利用不同產(chǎn)量H-t曲線繪制產(chǎn)量和曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)時(shí)間對應(yīng)關(guān)系表[1]，我們可以得出這樣的結(jié)論：當(dāng)油井的產(chǎn)液量越高時(shí)，液面恢復(fù)的速度將越快，那么曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)的時(shí)間也就越短。曲線的拐點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)間越短，周期間歇時(shí)間越短，即啟停機(jī)的間隔時(shí)間也就越短，那么頻繁的啟停機(jī)將不便于管理并對采油設(shè)備造成影響。

間歇采油抽油周期的確定：當(dāng)油井采取間歇采油時(shí)，對油井的關(guān)井、開井時(shí)間進(jìn)行系統(tǒng)測試，連續(xù)監(jiān)測開關(guān)井對油井液面升降的影響。在實(shí)際操作管理中，為了方便運(yùn)營管理，以24 h為計(jì)算單元。結(jié)合H-t曲線拐點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)間，我們便可以得出不同油井產(chǎn)量對應(yīng)的開關(guān)井時(shí)間，進(jìn)而得到其間歇采油周期[2]。

4.2 優(yōu)化采油井“沖程、沖次、泵徑”

優(yōu)化油井工作參數(shù)(沖程、泵徑、沖次)是提高機(jī)采系統(tǒng)效率的主要方法[3]：(1)減少?zèng)_程損失，盡量增大抽油機(jī)光桿沖程；(2)選用小泵徑的抽油泵，在油井清蠟檢泵過程中對泵徑不合理的油井進(jìn)行更換泵徑，延長檢泵周期，降低修井費(fèi)用及油管、油桿、扶正器、油泵的摩損，減少料費(fèi)，實(shí)現(xiàn)降本增效；(3)調(diào)整沖次，采用長沖程、慢沖次生產(chǎn)模式，使抽油機(jī)載荷與電機(jī)功率合理匹配，降低抽油機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度和皮帶磨損，延長泵和油管桿的使用壽命，降低抽油機(jī)的維修費(fèi)及材料費(fèi)，降低沖次是滿足抽油機(jī)工況、提高抽油機(jī)系統(tǒng)效率、降低能耗的最佳選擇。

抽油機(jī)實(shí)現(xiàn)低沖次的方法有3種[4]：(1)調(diào)整電機(jī)皮帶輪直徑，減小皮帶輪直徑可以降低1～2個(gè)沖次，但皮帶輪直徑變小后導(dǎo)致皮帶輪包容角變小，皮帶容易蠕動(dòng)和滑動(dòng)，不僅造成電機(jī)傳動(dòng)效率降低，而且加大了皮帶的磨損；(2)使用低速電機(jī)，使用低速電機(jī)可以降低一半以上的沖次，但因?yàn)槌橛蜋C(jī)負(fù)載為周期性波動(dòng)狀態(tài)，電機(jī)極數(shù)越多，實(shí)際效率下降越快，而且電機(jī)極數(shù)越多，電機(jī)成本越高；(3)安裝減速器，安裝減速器是目前降低抽油機(jī)沖次的最可靠的方法，傳動(dòng)效率在90%以上，沖次可以降低到1～3次，但是需要對減速器進(jìn)行定期保養(yǎng)。

實(shí)例分析：在杏子川采油廠三大隊(duì)王142-5井安裝一臺(tái)減速電機(jī)，王142-6井安裝正常電機(jī)，并且安裝電表實(shí)時(shí)監(jiān)測這兩口井的用電量情況，王142-5安裝減速電機(jī)后沖次由每分鐘8次降到了3.5次，產(chǎn)液量和凈油不受影響，通過王142井用電量的對比，電機(jī)的平均功率由2.33 KW降到了1.17 KW，即每小時(shí)省電1.16 kW·h，省電效率50%。

表1 王142減速電機(jī)電量對比 /kW·h

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

(1)通過對低滲透油田抽油機(jī)井機(jī)采參數(shù)全面分析，采取液面恢復(fù)法優(yōu)化采油井采油時(shí)間和優(yōu)化采油井“沖程、沖次、泵徑”等技術(shù)手段，達(dá)到了提高泵效和降低能耗的目的。

(2)對于供液不足或者發(fā)生空抽的油井采用間抽制度，合理確定每口間歇采油井最優(yōu)的停機(jī)和啟抽時(shí)間，可以降低能耗，降低原油的開采成本。

(3)采用長沖程、慢沖次生產(chǎn)模式，使抽油機(jī)載荷與電機(jī)功率合理匹配，降低抽油機(jī)的維修費(fèi)及材料費(fèi)。

(4)泵徑的優(yōu)化，能夠延長檢泵周期，降低修井費(fèi)用及油管、油桿、扶正器、油泵的摩損，減少料費(fèi)，實(shí)現(xiàn)降本增效。

5.2 建議

示功圖液面測試時(shí)誤差相對太大，在通過液面恢復(fù)法確定間歇采油時(shí)間時(shí)液面數(shù)據(jù)測量不準(zhǔn)確，導(dǎo)致確定的間抽時(shí)間段誤差大，建議在確定間抽時(shí)間段后跟蹤測產(chǎn)，根據(jù)產(chǎn)量變化，適時(shí)調(diào)整間抽時(shí)間，以不影響或少影響產(chǎn)量為原則。

[1]大慶外圍低滲透油田開采技術(shù)[M]. 北京：石油工業(yè)出版社.2003.

[2]油田開發(fā)設(shè)計(jì)與分析方法[M]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.1994.

[3]吉效科，李寧會(huì)，劉成延，等. 長慶油田抽油機(jī)參數(shù)配套技術(shù)研討[J]. 低滲透油氣田.2010(1)：137-140.

[4]李偉，楊永慶，等.關(guān)于延長油田采油井工作制度的探討[J]. 科學(xué)管理.2015(9)：243-243.