抽油機(jī)井適應(yīng)性分析與優(yōu)化匹配對(duì)策

劉愛輝

摘要：對(duì)于油藏開發(fā)來說，選擇恰當(dāng)?shù)呐e升工藝技術(shù)的同時(shí)要考慮油藏特性、技術(shù)適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)等多方面因素，且具有不可量化的特點(diǎn)。本文根據(jù)目標(biāo)油田實(shí)際情況，在對(duì)影響舉升工藝技術(shù)的各種因素進(jìn)行系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，首先設(shè)置了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，然后采用層次分析法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行量化，采用加權(quán)評(píng)分法確定最佳舉升方式。同時(shí)以最佳舉升方式為基礎(chǔ)，對(duì)不同電機(jī)和配電箱設(shè)備應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化，從而形成針對(duì)于不同油藏類型的舉升工藝—電機(jī)—配電箱優(yōu)化匹配組合，指導(dǎo)油田選擇高效設(shè)備。

關(guān)鍵詞：油藏開發(fā)；舉升工藝技術(shù)；優(yōu)化匹配；系統(tǒng)分析

1前言

舉升工藝技術(shù)選擇不當(dāng)會(huì)降低工藝本身對(duì)特定油井工作條件的適應(yīng)性，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)使用壽命縮短和設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力減弱，不僅會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)量，還會(huì)增加生產(chǎn)費(fèi)用。在綜合考慮舉升工藝自身技術(shù)特性和油藏自然特性的基礎(chǔ)上，建立了包括系統(tǒng)基本狀況、下泵深度、排量、井下特征、油藏特性和生產(chǎn)操作等6個(gè)一級(jí)指標(biāo)和15個(gè)二級(jí)指標(biāo)在內(nèi)的舉升工藝技術(shù)綜合優(yōu)選評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；基于使用AHP（層次分析法）對(duì)評(píng)價(jià)主指標(biāo)權(quán)重的量化，利用加權(quán)評(píng)分法對(duì)比了抽油機(jī)與螺桿泵、電泵其他兩種常規(guī)人工舉升方法。結(jié)果表明，抽油機(jī)、螺桿泵和電泵的最終適應(yīng)性加權(quán)平均結(jié)果分別是3.29、2.88和2.08，對(duì)于自然特性不同的油藏，抽油機(jī)的適應(yīng)性最強(qiáng)。

2舉升工藝技術(shù)選擇的指標(biāo)體系

2.1指標(biāo)體系確定

舉升工藝技術(shù)選擇的指標(biāo)體系是反映采油系統(tǒng)對(duì)特定油藏地質(zhì)條件、井筒特性、流體性質(zhì)、生產(chǎn)特性等方面適應(yīng)性的因素，一般情況下可確定指標(biāo)體系應(yīng)包括系統(tǒng)基本狀況、下泵深度、排量、井下特征、油藏特性、生產(chǎn)操作等6個(gè)一級(jí)指標(biāo)。

2.2不同舉升工藝技術(shù)指標(biāo)的適應(yīng)性

基于對(duì)抽油機(jī)、螺桿泵和電泵3種舉升工藝技術(shù)自身性能的充分分析，得出了3種舉升工藝技術(shù)對(duì)各指標(biāo)的適應(yīng)程度。采用等級(jí)法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)，將這些指標(biāo)評(píng)語集分為最適應(yīng)、較適應(yīng)、適應(yīng)、不太適應(yīng)、不適應(yīng)等5個(gè)等級(jí)，相應(yīng)的等級(jí)數(shù)值分別為4、3、2、1、0。當(dāng)主指標(biāo)包括二級(jí)子指標(biāo)時(shí)，采用乘法評(píng)分法計(jì)算主指標(biāo)標(biāo)值：

式中：Pi為第i個(gè)主指標(biāo)的得分；Fj為第i個(gè)主指標(biāo)下第j個(gè)子指標(biāo)的得分。3種舉升工藝技術(shù)雖然在特定的自然情況下均能滿足油田企業(yè)的實(shí)際需要，但由于自身性能的區(qū)別，就必須對(duì)不同舉升工藝技術(shù)的適應(yīng)性進(jìn)行優(yōu)選。

3舉升工藝技術(shù)優(yōu)選方法

3.1舉升工藝技術(shù)優(yōu)選方法分析

一般情況下，舉升工藝技術(shù)適應(yīng)性評(píng)價(jià)常采用的數(shù)理方法主要有AHP法、因子分析法、灰色評(píng)估法等，這些方法在實(shí)際運(yùn)用中取得了一些效果，但還存在綜合評(píng)價(jià)缺乏系統(tǒng)性、對(duì)基礎(chǔ)參數(shù)的要求高和實(shí)際應(yīng)用缺乏可操作性等不足。鑒于這些不足，同時(shí)重點(diǎn)考慮提高可操作性，采用基于AHP的加權(quán)評(píng)分法進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.2基于AHP的加權(quán)評(píng)分法

3.2.1加權(quán)平均的建立

假設(shè)共有j種可采用的舉升工藝技術(shù)，選擇某技術(shù)需要考慮的主指標(biāo)有i個(gè)，如油井產(chǎn)液量、下泵深度等，則每種舉升工藝技術(shù)的綜合評(píng)價(jià)值為各主指標(biāo)的標(biāo)值與相應(yīng)權(quán)重的乘積，即：

式中：Sj為第j種舉升工藝技術(shù)的總得分；Wi為第i個(gè)主指標(biāo)的權(quán)重；Pji為第j種舉升工藝技術(shù)第i個(gè)主指標(biāo)的得分?？偡侄嗟臑檫m應(yīng)性強(qiáng)的舉升工藝技術(shù)；反之，為技術(shù)上不太合適的舉升工藝技術(shù)。

3.2.2指標(biāo)權(quán)重的確定

利用層次分析法（AHP）確定考核指標(biāo)權(quán)重，步驟如下：

①建立判斷矩陣。針對(duì)考核指標(biāo)體系中同一層次的各個(gè)指標(biāo)，運(yùn)用兩兩比較的方法，建立判斷矩陣。

②計(jì)算權(quán)重系數(shù)。類似對(duì)偶比較法求出兩個(gè)測評(píng)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，在給出判斷矩陣后利用方根法計(jì)算出權(quán)重。

③判斷矩陣一致性檢驗(yàn)。進(jìn)行綜合運(yùn)算，得出各考核指標(biāo)相對(duì)整個(gè)體系的權(quán)重。

4不同舉升工藝技術(shù)適應(yīng)性分析

4.1指標(biāo)標(biāo)值的確定

通過式（1）計(jì)算出3種舉升工藝技術(shù)適應(yīng)性評(píng)價(jià)主指標(biāo)得分，見表1。

表1 舉升工藝技術(shù)適應(yīng)性評(píng)價(jià)主指標(biāo)得分

4.2指標(biāo)權(quán)重的確定

結(jié)合舉升工藝技術(shù)適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，邀請(qǐng)若干專家和工程技術(shù)人員對(duì)6個(gè)主指標(biāo)相對(duì)重要程度給出合理判斷，得出主要指標(biāo)判斷矩陣。

4.3計(jì)算加權(quán)平均值

利用式（2）求出每種舉升工藝技術(shù)綜合適應(yīng)性評(píng)價(jià)值，見表2。

表2 舉升工藝技術(shù)綜合適應(yīng)性評(píng)價(jià)值

根據(jù)適應(yīng)性評(píng)價(jià)結(jié)果可知，舉升工藝技術(shù)對(duì)油藏自然條件的適應(yīng)性由強(qiáng)到弱依次為抽油機(jī)、螺桿泵和電泵。

5抽油機(jī)井配電箱與節(jié)能電機(jī)匹配優(yōu)化

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于抽油機(jī)井的綜合能耗受電機(jī)、配電箱種類和運(yùn)行參數(shù)等多種因素影響，所以不同種類電機(jī)和配電箱組合應(yīng)用的能耗存在差異。根據(jù)對(duì)國內(nèi)某油田節(jié)能設(shè)備應(yīng)用情況調(diào)研分析，認(rèn)為高轉(zhuǎn)差電機(jī)和變頻配電箱在油田應(yīng)用較多且節(jié)能效果較突出，所以選擇高轉(zhuǎn)差電機(jī)和Y系列電機(jī)與普通配電箱和變頻配電箱作為研究對(duì)象，確定組合A：Y系列電機(jī)+普通配電箱；組合B：Y系列電機(jī)+變頻配電箱；組合C：高轉(zhuǎn)差電機(jī)+普通配電箱；組合D：高轉(zhuǎn)差電機(jī)+變頻配電箱，對(duì)不同設(shè)備組合應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化匹配研究，給出不同區(qū)塊、不通工況下的電機(jī)、配電箱選擇建議，從而可以指導(dǎo)生產(chǎn)選擇較為節(jié)能設(shè)備，達(dá)到提質(zhì)增效目的。針對(duì)不同油藏類型產(chǎn)液量特點(diǎn)，將分析對(duì)象分為常規(guī)油藏水驅(qū)、低滲透油藏水驅(qū)和常規(guī)油藏化學(xué)驅(qū)，統(tǒng)計(jì)不同產(chǎn)液量條件下噸液百米耗電變化，并通過散點(diǎn)圖進(jìn)行曲線擬合，進(jìn)而對(duì)比4種組合能耗高低。

5.1常規(guī)油藏水驅(qū)

日產(chǎn)液量小于50t/d時(shí)，普通配電箱的節(jié)能效果高于變頻配電箱，隨著產(chǎn)液量增加，當(dāng)大于110t/d時(shí)，B組合的耗電量逐漸低于A組合和C組合。這說明對(duì)于常規(guī)油藏水驅(qū)，產(chǎn)液較低時(shí)，高轉(zhuǎn)差電機(jī)+普通配電箱組合的耗電比Y系列電機(jī)低，產(chǎn)液較高時(shí)，變頻配電箱+Y系。

5.2低滲透油藏水驅(qū)

當(dāng)產(chǎn)液量小于3t/d時(shí)，B組合節(jié)能效果較好，而產(chǎn)液量大于3t/d時(shí)，C組合節(jié)能效果較好。這說明Y系列電機(jī)+變頻配電箱組合與高轉(zhuǎn)差電機(jī)+普通配電箱組合在低產(chǎn)井上效果較好。

6結(jié)論

通過使用基于AHP的加權(quán)平均法對(duì)比抽油機(jī)與螺桿泵、電泵的適用性，同時(shí)考察了抽油機(jī)井不同工況下節(jié)能設(shè)備匹配優(yōu)選，得出如下結(jié)論：①3種常規(guī)舉升工藝技術(shù)由強(qiáng)到弱依次為抽油機(jī)、螺桿泵和電泵，該研究結(jié)果可為油氣田開發(fā)工程方案的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)作用。②對(duì)于常規(guī)水驅(qū)油藏，當(dāng)儲(chǔ)層供液能力變化大、供液不足或井筒內(nèi)氣影響嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)考慮選用Y系列電機(jī)+變頻配電箱組合，而當(dāng)油井液量較大要求進(jìn)行較高沖次生產(chǎn)時(shí)，選用高轉(zhuǎn)差電機(jī)+普通配電箱較為經(jīng)濟(jì)合理。對(duì)于化學(xué)驅(qū)油藏，產(chǎn)出液黏滯力增大時(shí)，高轉(zhuǎn)差的節(jié)能優(yōu)勢明顯優(yōu)于Y系列電機(jī)，且當(dāng)產(chǎn)液較低時(shí)，應(yīng)選用普通配電箱與高轉(zhuǎn)差電機(jī)搭配使用，而當(dāng)產(chǎn)液較高時(shí)，應(yīng)選用變頻配電箱，具體依據(jù)區(qū)塊不同條件進(jìn)行進(jìn)一步對(duì)比評(píng)價(jià)。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡亞，石杰，莫志庭，等.花土溝油田抽油機(jī)系統(tǒng)效率的影響因素及對(duì)策[J].油氣田地面工程，2016，31（3）：22-23.

（作者單位：勝利油田東勝公司）