稠油油藏機(jī)采節(jié)能管理實(shí)踐

李玲玲 朱火軍 李建馨 馬忠梅 趙珺（中國(guó)石油大港油田分公司第六采油廠）

某廠所轄的稠油油藏處于二次開(kāi)發(fā)高含水后期，通過(guò)對(duì)采油廠各系統(tǒng)用電情況統(tǒng)計(jì)，其中機(jī)采系統(tǒng)耗電占采油廠總耗電的45%，耗電比例最大；其次是注水系統(tǒng)耗電，占比為40%。油井產(chǎn)出液高含水導(dǎo)致地層水無(wú)效循環(huán)，因此，機(jī)采節(jié)能要從控液和降低單井能耗入手。通過(guò)開(kāi)展能耗對(duì)標(biāo)工作，建立對(duì)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，找出耗能高點(diǎn)，控制關(guān)鍵點(diǎn)，找準(zhǔn)切入點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)稠油油藏機(jī)采能耗可控。

1 機(jī)采能耗情況

1.1 建立能耗對(duì)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)

油氣田生產(chǎn)要以效益為根本，節(jié)能降耗工作不能一味追求低能耗，要追求高效益的低能耗。根據(jù)采油系統(tǒng)耗電特點(diǎn)，選取噸油電量成本作為機(jī)采系統(tǒng)能耗對(duì)標(biāo)指標(biāo)。按照電費(fèi)指標(biāo)、產(chǎn)油量指標(biāo)、采油系統(tǒng)電量比例，計(jì)算出單井噸油電量成本[1]。

噸油電量成本=單井機(jī)采耗電電費(fèi)單井原油產(chǎn)量( 元t)

1.2 分工藝對(duì)比噸油電量成本指標(biāo)

對(duì)比采油廠各工藝電量，加權(quán)平均算出各機(jī)采舉升工藝噸油電量成本。抽油機(jī)、螺桿泵、電泵及電加熱油井噸油耗電成本情況見(jiàn)圖1。

電泵井產(chǎn)液量最高，平均產(chǎn)液量為180 m3/d，含水率超過(guò)96%，故噸油成本最高；螺桿泵井次之，平均產(chǎn)液量為70 m3/d，高于平均值低于電泵的有14口井，主要為高產(chǎn)液量井；抽油機(jī)井平均液量為40 m3/d，平均含水率超過(guò)93%，故噸油成本最低，僅為電泵成本的43%；抽油機(jī)井中高于電泵耗電成本的有8口井，均為電加熱稠油熱采井，遠(yuǎn)低于抽油機(jī)井平均值的有108口。

圖1 機(jī)采舉升工藝噸油耗電成本

由此可見(jiàn)，機(jī)采系統(tǒng)高耗能井主要為高產(chǎn)液量、高含水井，電泵、螺桿泵井因其工藝適應(yīng)性多用于高液量井，故噸油電量成本高；部分抽油機(jī)井因配套稠油電加熱熱采工藝能耗高，導(dǎo)致采油系統(tǒng)平均噸油電量成本增高[2]。

2 節(jié)能降耗措施

根據(jù)噸油電量成本公式，提高單井產(chǎn)油量和降低能耗是降低噸油電量成本的兩個(gè)方向，機(jī)采節(jié)能降耗要從這兩個(gè)方向著手。根據(jù)單井能耗對(duì)標(biāo)結(jié)果，開(kāi)展節(jié)能潛力專(zhuān)項(xiàng)分析；按照工藝參數(shù)、油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)、油藏特點(diǎn)有針對(duì)性地制定節(jié)能措施，進(jìn)一步降低采油系統(tǒng)噸油電量成本[3-4]。

2.1 低效益井綜合治理

經(jīng)單井噸油電量成本統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)12 口高含水低產(chǎn)量井（含水率大于98%，日產(chǎn)油小于2 t）、6口高含水電泵井，實(shí)施優(yōu)化調(diào)整、措施上產(chǎn)等治理工作，主要采用“計(jì)關(guān)、間關(guān)、轉(zhuǎn)注、找堵水”的方式，降低產(chǎn)液量，減少無(wú)效循環(huán)水。對(duì)低產(chǎn)油、高產(chǎn)液量井實(shí)施長(zhǎng)期計(jì)劃關(guān)井3口，摸索間開(kāi)周期井9 口，轉(zhuǎn)注4 口。根據(jù)采油廠分工藝采液?jiǎn)魏姆治?，電泵井平均采液?jiǎn)魏臑?.9 kWh/m3，分別高于抽油機(jī)井、螺桿泵井平均采液?jiǎn)魏?.9 kWh/m3和2.9 kWh/m3；故對(duì)采液?jiǎn)魏妮^高的1口電泵井實(shí)施找堵水轉(zhuǎn)抽油機(jī)措施，對(duì)1口螺桿泵井采取找堵水轉(zhuǎn)抽油機(jī)措施。

為了保證油田總產(chǎn)量和區(qū)塊采收率，在高產(chǎn)液井關(guān)井時(shí)考慮區(qū)塊整體井網(wǎng)布局，通過(guò)改變鄰井采液指數(shù)和注水，實(shí)現(xiàn)關(guān)井不降產(chǎn)。對(duì)于高產(chǎn)液電泵井，通過(guò)實(shí)施間歇開(kāi)井的方式，根據(jù)開(kāi)井后含水率的變化摸索最優(yōu)開(kāi)井周期，將開(kāi)井時(shí)間、含水率人為降低，既實(shí)現(xiàn)了油井的有效開(kāi)發(fā)，又減少了無(wú)效水產(chǎn)出，大大降低了噸油電量成本。以孔檢1井為例，將開(kāi)井時(shí)間降低為每7 天開(kāi)1 天，產(chǎn)油量保持不變，月耗電下降2.8×104kWh，噸油成本由314元/t下降至65元/t。18口井實(shí)施后，節(jié)約電費(fèi)60萬(wàn)元/a。

2.2 規(guī)模開(kāi)展提淺泵掛深度工作

稠油油藏油井在開(kāi)井初期，為保證泵充滿系數(shù)、減少稠油進(jìn)泵阻力的影響，多采用小泵深抽的舉升工藝配套方式提高油井純抽泵效。隨著產(chǎn)出液含水率的增加，在進(jìn)入高含水階段后稠油對(duì)泵的影響降低，無(wú)需過(guò)高的沉沒(méi)度來(lái)保障泵效，故需要提淺泵掛深度達(dá)到優(yōu)化工藝配套、降低能耗的目的[5]。

通過(guò)采油廠各舉升工藝沉沒(méi)度調(diào)查（表1）可以看出，稠油井普遍沉沒(méi)度高于合理值，大部分井沉沒(méi)度過(guò)高，造成了能源的浪費(fèi)。

通過(guò)采液?jiǎn)魏呐c沉沒(méi)度的對(duì)比（圖2），每增加300 m 的泵掛深度，采液?jiǎn)魏脑黾? 倍。稠油井過(guò)深的泵掛深度導(dǎo)致單耗過(guò)大，在高含水階段可以通過(guò)提淺泵掛深度達(dá)到降低單井能耗。

表1 機(jī)泵舉升工藝沉沒(méi)度調(diào)查匯總

通過(guò)對(duì)已經(jīng)實(shí)施的28 口井效果看，平均單井提淺255 m，單井平均節(jié)電率達(dá)到12%，年節(jié)約管桿費(fèi)用80 萬(wàn)元，年節(jié)電20×104kWh。該舉措在稠油油藏高含水后期具有較好的節(jié)能效果，結(jié)合檢泵等作業(yè)，可以實(shí)現(xiàn)提前設(shè)計(jì)和及時(shí)調(diào)整。

2.3 稠油井電加熱設(shè)備運(yùn)行跟蹤與調(diào)整

在部分低含水稠油井中，電加熱熱采仍是稠油開(kāi)采的主要方式。該方式針對(duì)高黏、低含水單井簡(jiǎn)單有效，實(shí)施起來(lái)較為方便快捷，在高含水階段的稠油油藏可實(shí)現(xiàn)單井的熱采舉升。采油廠共有14口電加熱井，電加熱24 h 全開(kāi)，平均月耗電量超過(guò)3×104kWh。

我苦笑了一下，說(shuō)：“是的，我現(xiàn)在跟一個(gè)沒(méi)文化的家庭婦女沒(méi)什么區(qū)別，所以，以后見(jiàn)到我，別跟我談文學(xué)，也別跟我談什么詩(shī)人，要談，就談怎么喂孩子照顧老公好了?！?/p>

近幾年，加強(qiáng)稠油電加熱油井的運(yùn)行管理，做好電加熱設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整，同時(shí)跟蹤停用電加熱油井的生產(chǎn)變化情況。通過(guò)結(jié)合氣候及生產(chǎn)變化情況，夏季停運(yùn)含水率較高的8 口井（表2），優(yōu)化運(yùn)行2口井；通過(guò)調(diào)整占空比和優(yōu)化啟運(yùn)時(shí)間段，實(shí)現(xiàn)了高耗能設(shè)備的管理節(jié)能目標(biāo)，年優(yōu)化調(diào)整電加熱設(shè)備運(yùn)行參數(shù)近50 井次，實(shí)現(xiàn)年節(jié)電70×104kWh。

2.4 節(jié)能新技術(shù)的應(yīng)用

在稠油機(jī)采節(jié)能的工作中，不僅要從“省”上做文章，而且從“新”上下足功夫，通過(guò)創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)技術(shù)節(jié)能。

圖2 機(jī)泵采液?jiǎn)魏呐c沉沒(méi)度的對(duì)比

2.4.1 螺桿泵地面直驅(qū)裝置

螺桿泵用于某廠60 口井中，占某油田螺桿泵總量的一半。螺桿泵工藝在稠油出砂井中具有較好的適應(yīng)性，尤其在低液、低含水率井中可以替代抽油機(jī)電加熱工藝，實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)。在生產(chǎn)過(guò)程中，常規(guī)側(cè)驅(qū)螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)裝置電動(dòng)機(jī)、減速箱等部件因高速旋轉(zhuǎn)造成振動(dòng)，存在損壞率高、安全隱患大的問(wèn)題，并且傳動(dòng)效果差、能耗損失大。

針對(duì)這一問(wèn)題，引進(jìn)應(yīng)用了螺桿泵地面直驅(qū)裝置，該裝置由永磁電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)螺桿泵，取消了皮帶及減速裝置，降低傳動(dòng)損失，配套遠(yuǎn)傳計(jì)量?jī)x器，提高了螺桿泵井運(yùn)行效率，降低了運(yùn)行維護(hù)成本。采油廠規(guī)模應(yīng)用了30 套，平均節(jié)電率達(dá)19%，年節(jié)電38×104kWh。

2.4.2 電動(dòng)潛油螺桿泵采油工藝

電動(dòng)潛油螺桿泵[6]采油系統(tǒng)是將潛油電動(dòng)機(jī)置于井下機(jī)組的底端，通過(guò)保護(hù)器、聯(lián)軸器組件與螺桿泵的轉(zhuǎn)子下端直接連接，利用動(dòng)力電纜將電力傳送至井下潛油電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)子輸出扭矩驅(qū)動(dòng)螺桿泵運(yùn)轉(zhuǎn)，將井液舉升到地面。

2017 年，在某廠羊9-11-1 大斜度稠油井上試驗(yàn)應(yīng)用電動(dòng)潛油螺桿泵工藝，之后在2口特高稠油高耗能井、羊2號(hào)井叢場(chǎng)5口新井、羊3號(hào)井叢場(chǎng)1口稠油井上，也使用電動(dòng)潛油螺桿泵工藝。

應(yīng)用電動(dòng)潛油螺桿泵采油技術(shù)，在某廠大斜度井、高黏度稠油井上“開(kāi)花結(jié)果”，取得了顯著的成效。

9口電動(dòng)潛油螺桿泵井年節(jié)電130×104kWh，節(jié)約電費(fèi)104萬(wàn)元/a，平均延長(zhǎng)檢泵周期500天，節(jié)約作業(yè)費(fèi)用50萬(wàn)元/a。

3 結(jié)束語(yǔ)

機(jī)采系統(tǒng)節(jié)能降耗是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要從源頭把關(guān)，降低產(chǎn)出水無(wú)效循環(huán)造成的能源浪費(fèi)，在機(jī)采的每個(gè)環(huán)節(jié)都要嚴(yán)格控制，優(yōu)化從井筒到地面設(shè)備以及設(shè)備的管理，通過(guò)加強(qiáng)運(yùn)行管理及創(chuàng)新節(jié)能新技術(shù)應(yīng)用，稠油油藏機(jī)采節(jié)能降耗仍有很大潛力。