間隙分時(shí)抽油制度的節(jié)能降耗作用

王保軍，蘭延陵

(延長(zhǎng)油田股份有限公司 甘谷驛采油廠，陜西 延安 716000)

甘谷驛油田位于鄂爾多斯盆地東部斜坡帶，開(kāi)采的主力油層為長(zhǎng)6油層組，平均孔隙度為8%，平均滲透率為0.61×10－3μm2，地層原始?jí)毫?.16－4.38 MPa，是典型的低壓、低飽和、低滲透率油田。受油層因素的影響，油井產(chǎn)量低，平均單井日產(chǎn)量只有200 kg。為了節(jié)能降耗，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益的最大化，甘谷驛采油廠在90年代初期就開(kāi)始間隙抽油的試驗(yàn)工作，并在近年來(lái)實(shí)現(xiàn)了間隙抽油制度，并利用伴生氣發(fā)電帶動(dòng)油井運(yùn)行。作為負(fù)責(zé)任的企業(yè)，在國(guó)家低排放、低消耗、低污染政策的引導(dǎo)下，甘谷驛采油廠在節(jié)能減排方面做了大量的工作。

1 現(xiàn)狀

1.1 油井情況

由于甘谷驛油田油井產(chǎn)量低，為了實(shí)現(xiàn)每年原油生產(chǎn)任務(wù)，創(chuàng)造利潤(rùn)，甘谷驛油田依靠打井穩(wěn)產(chǎn)、打井上產(chǎn)經(jīng)營(yíng)政策，每年鉆井口數(shù)為100—200口，最多的時(shí)候，每年要新鉆井400余口。甘谷驛油田現(xiàn)有油井3971口，其產(chǎn)量分類見(jiàn)表1。

從表1可以看，日產(chǎn)量≤0.3 t的低產(chǎn)油井口數(shù)為2678口，占總井?dāng)?shù)的67.69%。

1.2 油井運(yùn)行方式

為了實(shí)現(xiàn)企業(yè)的節(jié)能義務(wù)，甘谷驛采油廠在油井運(yùn)行上，通過(guò)不斷降低抽時(shí)的方法實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。抽油機(jī)的控制通過(guò)安裝在變壓器上的自控箱進(jìn)行控制。受安裝在變壓器上的自控箱的限制，由同一臺(tái)變壓器供電的所有油井實(shí)行相同的抽時(shí)制度，(在24 h中的某個(gè)時(shí)段內(nèi)，抽油機(jī)連續(xù)工作，而在其它的時(shí)段內(nèi)，抽油機(jī)是停抽的)。抽油機(jī)停抽時(shí)間由最初的每天4 h降到現(xiàn)在的最多停抽21 h，目前單井日平均抽時(shí)只有9.61 h(見(jiàn)表2)。

表1 采油井日產(chǎn)油量分類

這種工作制度對(duì)于油井的生產(chǎn)來(lái)講，是不科學(xué)的:其一，開(kāi)抽后，由于長(zhǎng)時(shí)間的停抽，井筒內(nèi)儲(chǔ)存了大量液體，泵效在短時(shí)間內(nèi)是高效的，隨著液體的抽出，井筒內(nèi)液面下降，液面降至固定凡爾打不開(kāi)時(shí)，表現(xiàn)為空抽，在此后的抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi)，只能抽出這一段時(shí)間內(nèi)從油層滲流到井筒的液體;其二，由于滲流是持續(xù)不斷的，在長(zhǎng)時(shí)間的停抽時(shí)間內(nèi)，隨著滲流的發(fā)生，井筒內(nèi)液面上升，生產(chǎn)壓差下降，表現(xiàn)為生產(chǎn)能力下降。在這種抽時(shí)制度下進(jìn)行生產(chǎn)，降低抽時(shí)對(duì)油井的生產(chǎn)是有影響的，即隨著抽時(shí)的不斷減少，油井的產(chǎn)量受到的影響也越來(lái)越大。

表2 甘谷驛采油廠油井抽時(shí)統(tǒng)計(jì)表

1.3 抽油泵泵效情況

甘谷驛采油廠使用的抽油機(jī)為Ⅱ型和Ⅲ型抽油機(jī)。以Ⅱ型抽油機(jī)為例，二型抽油機(jī)沖程為0.6 m，沖次為10次/min，所用抽油泵為CYB－44泵，油田平均含水率為31%，泵的理論排量為13.13 m3/d，在9.61 h內(nèi)，理論排量為5.26 m3，據(jù)此對(duì)不同日產(chǎn)液水平的油井的泵效進(jìn)行分析(見(jiàn)表3)。

表3 不同日產(chǎn)液水平情況下的泵效

從表3可以看出，隨油井產(chǎn)液量的提高，抽油泵的泵效也相應(yīng)提高，最高泵效能達(dá)到60%以上。由此可得出:影響泵效的決定因素為油井的產(chǎn)液量，油井產(chǎn)液量高，抽油泵的泵效就高，對(duì)低產(chǎn)井來(lái)說(shuō)，由于產(chǎn)液量太低，泵效很低。為了節(jié)約能源，需想辦法提高抽油泵的泵效，根據(jù)表3，將抽油泵的泵效提高到50%對(duì)甘谷驛采油廠來(lái)說(shuō)，是現(xiàn)實(shí)的，也是可行的。

1.4 油井泵掛深度及沉沒(méi)度

目前甘谷驛采油廠對(duì)油層采取的主要措施為壓裂，對(duì)油井進(jìn)行壓裂施工后，油井的泵掛深度一般為壓段上界以上20 m。從理論上計(jì)算，打開(kāi)固定凡爾約需10 m的液柱壓力，但實(shí)際上，由于蠟、高粘物等的影響，打開(kāi)固定凡爾需20 m左右的液柱壓力，這樣，動(dòng)液面在壓段以上約40 m時(shí)，泵才會(huì)進(jìn)液，抽油泵才會(huì)有效率。

2 科學(xué)抽時(shí)制度的制定

從上面的論述中可知:目前實(shí)行的抽時(shí)制對(duì)油井產(chǎn)量造成了一定的影響，加劇了節(jié)能降耗與原油生產(chǎn)的矛盾。為了保證原油生產(chǎn)，促進(jìn)節(jié)能工作，必須改變現(xiàn)在的抽時(shí)制度。

2.1 實(shí)施間隙分時(shí)抽油制度

抽時(shí)制度要符合井下流體的滲流規(guī)律，在一定的生產(chǎn)壓差下，油氣向井筒的滲流速度是最快的，生產(chǎn)壓差小于這個(gè)值時(shí)，滲流速度就會(huì)變慢，抽油機(jī)應(yīng)在滲流速度變慢的時(shí)候啟動(dòng)，在動(dòng)液面深度降低至打不開(kāi)固定凡爾深度時(shí)停抽。實(shí)行這樣的抽時(shí)制度，可保證生產(chǎn)壓差的最大化，保證油氣向井筒的滲流速度的最大化。但實(shí)行這樣的抽時(shí)制度后，抽油機(jī)勢(shì)必啟動(dòng)頻繁，對(duì)抽油機(jī)及抽油工來(lái)說(shuō)，是很不利的。應(yīng)尋求抽油機(jī)啟動(dòng)次數(shù)少，油井產(chǎn)量少受影響的抽時(shí)制度。

2.2 提高井筒的儲(chǔ)液能力，降低抽油機(jī)啟動(dòng)頻次

通過(guò)對(duì)油井實(shí)施加深泵掛作業(yè)，可提高井筒的儲(chǔ)液能力，井筒的儲(chǔ)液情況見(jiàn)表4。

表4 每10米井筒的儲(chǔ)液能力

對(duì)于每口井來(lái)說(shuō)，為降低檢修頻率，都要在井底預(yù)留一定的沉砂口袋，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)，合適的沉砂口袋深度為30 m。這樣，對(duì)于長(zhǎng)61油層，泵掛能加深70－90 m，對(duì)于長(zhǎng)62油層，泵掛能加深50－70 m，對(duì)于長(zhǎng)63油層，泵掛能加深15－40 m。這樣，每口井平均能加深泵掛深度為40 m。這40 m井筒的儲(chǔ)液能力為0.292 m3，平均含水率按31%計(jì)算，0.292 m3液中的油為167 kg。

根據(jù)加深泵掛作業(yè)后的泵掛深度、油井產(chǎn)量、合適的泵效確定油井的抽時(shí)分布(見(jiàn)表5)。這樣，在保證油井產(chǎn)量不減的前提下，提高了抽油泵的工作效率，最大程度降低了抽時(shí)，達(dá)到了節(jié)約能源的目的。

表5 不同日產(chǎn)液水平的油井抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)周期

圖1 叢25－2壓力恢復(fù)曲線(部分)

3 抽油機(jī)自動(dòng)控制及油井診斷系統(tǒng)

在油井抽時(shí)制度改變后，每臺(tái)抽油機(jī)的抽時(shí)和啟動(dòng)時(shí)間都不一樣，這就需要在每臺(tái)抽油機(jī)上加裝抽油機(jī)自控裝置，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)啟動(dòng)——停抽的自動(dòng)控制;對(duì)抽油工來(lái)說(shuō)，如執(zhí)行以前的巡井制度，工作量肯定很大，再者，抽時(shí)制度改變后，執(zhí)行開(kāi)抽巡井的工作制度也就不現(xiàn)實(shí)了。所以，現(xiàn)行的油井運(yùn)行情況的監(jiān)測(cè)方法也必須改變，由現(xiàn)在的人工監(jiān)測(cè)方法變?yōu)槔孟冗M(jìn)的科技手段如油井自控裝置、油井遠(yuǎn)程診斷儀對(duì)油井的運(yùn)行情況進(jìn)行自動(dòng)控制和監(jiān)測(cè)。如油井運(yùn)行不正?；蛴途谝?guī)定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有啟動(dòng)，則由調(diào)度員通知值班人員，由值班人員負(fù)責(zé)維修。抽油工只負(fù)責(zé)對(duì)油井的日常管理工作，用科技手段監(jiān)測(cè)油井的運(yùn)行情況，可降低抽油工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

對(duì)于油井自控裝置及監(jiān)測(cè)方法，現(xiàn)在的技術(shù)比較成熟。如西安丹佛爾電子科技有限責(zé)任公司開(kāi)發(fā)的油水井多參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)完全能滿足這方面的需要，其主要功能如下:

①功圖數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳，可對(duì)油井進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè);

②控制項(xiàng)目:電機(jī)過(guò)流、缺相自動(dòng)停機(jī)保護(hù)控制，抽油機(jī)間抽自動(dòng)控制。

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

①投入:

每口油井總投入:18510元。

②年產(chǎn)出

2008年12月1日至2009年1月20日，對(duì)叢25－2井進(jìn)行壓力測(cè)試，該井日產(chǎn)液0.6 m3，產(chǎn)油0.39 m3，含水35%。2008年12月1日儀器開(kāi)始下井，測(cè)試進(jìn)入流壓測(cè)試階段，9天之后停抽，關(guān)井進(jìn)入壓力恢復(fù)測(cè)試階段。下圖為叢25－2井壓力曲線的一部分(見(jiàn)圖1)。

從圖1可看出，該井的抽油制度為:每天抽14 h，停10 h，比現(xiàn)行的抽時(shí)還多4個(gè)多小時(shí)。該井在停抽時(shí)，井筒內(nèi)上升的液柱體積為0.18－0.21 m3，在開(kāi)抽后的時(shí)間內(nèi)，生產(chǎn)的液量為0.42－0.39 m3，這種抽時(shí)制對(duì)油井產(chǎn)量的影響高達(dá)約25%。

油井進(jìn)行加深泵掛作業(yè)后，增加油井的生產(chǎn)壓差為0.345 MPa，運(yùn)行新的抽時(shí)制度后，油井始終保持最大的生產(chǎn)壓差，增加油井產(chǎn)量，另外，原抽時(shí)制度在長(zhǎng)時(shí)間停抽時(shí)，液面上升，生產(chǎn)壓差減小，油井產(chǎn)量受到影響。新抽時(shí)制度與原來(lái)的抽時(shí)制度相比，可增加單井產(chǎn)量25%，平均單井日產(chǎn)量按200 kg計(jì)算，平均每口井每年可增產(chǎn)18 t，增加效益14494元。

現(xiàn)行的抽油制度下的單井平均抽時(shí)為9.61 h;

根據(jù)表1計(jì)算單井每天所需抽時(shí):

單井平均抽時(shí) =0.63×29.41%+1.23×38.28%+2.33×23.32%+3.95×6.93%+8.74×2.06%=1.65 h。

平均每口井平均節(jié)約抽時(shí):9.61－1.65=7.96 h，節(jié)電率:82.83%。

運(yùn)行新的抽時(shí)制度后，平均每口井每年可節(jié)約電費(fèi):3324×0.5=1662元。

每年的產(chǎn)出為:14494+1662=16156。

③回收年限

18510÷16156=1.15年

4.2 社會(huì)效益

通過(guò)加深油井泵，制定科學(xué)合理的抽時(shí)制度，不僅符合科學(xué)發(fā)展觀的時(shí)代命題，且解決了原油生產(chǎn)與節(jié)能降耗的矛盾，既能很好地完成原油生產(chǎn)任務(wù)，又能出色地履行企業(yè)的節(jié)能義務(wù)。

5 結(jié)論和建議

(1)以井筒儲(chǔ)液能力為依據(jù)，實(shí)施間隙分時(shí)抽油制度與現(xiàn)在采用的抽時(shí)制度相比，可提高單井產(chǎn)量25%，節(jié)約84.28%的電力消耗，徹底解決原油生產(chǎn)與節(jié)能降耗之間的矛盾;

(2)實(shí)行新的抽時(shí)制度后，要防止抽油泵、抽油管柱的漏失對(duì)泵效的影響。在抽時(shí)制度改變后，影響泵效的主要矛盾將發(fā)生改變，抽油泵及抽油管柱的漏失將由原來(lái)的次要矛盾變?yōu)橹饕堋?/p>

(3)加強(qiáng)對(duì)油井動(dòng)靜態(tài)資料的管理。抽時(shí)制度改變后，在抽時(shí)的制定上要依據(jù)油井的動(dòng)靜態(tài)資料。因此，對(duì)油井管理提出了更高的要求，油井動(dòng)靜態(tài)的資料要全部納入油井管理的范疇。油井的井深、井徑、壓裂層段、抽油機(jī)型號(hào)、抽油泵型號(hào)、沖程、沖次等等都將是油井管理的內(nèi)容。油井管理內(nèi)容越全面，制定單井抽時(shí)就越合理，就越有利于原油生產(chǎn)和節(jié)能工作。