抽油機井間抽技術(shù)管理的探索與實踐

張志龍 鄢麗梅（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

隨著油田針對薄差油層開發(fā)的低產(chǎn)低壓井?dāng)?shù)逐年增多，間抽成為抽油機井節(jié)電的主要措施。統(tǒng)計某采油廠2010年流壓在3.0MPa以下，產(chǎn)液在10 t以下，且示功圖出現(xiàn)供液不足的油井共計496口，估算年浪費電量達724.1×104kWh，占機采總耗電量的3.3%。目前，雖然已經(jīng)對這部分井采取間抽的采油方式，降低了單井運行成本，但為了管理方便，往往把生產(chǎn)參數(shù)相近油井采取同一種簡單的間抽制度，手動控制抽油機的啟動和停止。這種簡單的間抽制度不能保證每一口井都能最小限度地影響產(chǎn)液、最大限度地節(jié)能，不能充分體現(xiàn)間抽效率的最大化。通過查閱有關(guān)間抽文獻，間抽制度的確定多停留在理論層面，現(xiàn)場指導(dǎo)性不強，采用的液面恢復(fù)法現(xiàn)場可操作性差，并且沒有形成間抽的系統(tǒng)管理技術(shù)模式。因此，需要在方便管理的基礎(chǔ)上，深入地認識間抽規(guī)律，分析間抽的影響因素，制定科學(xué)合理的個性化間抽制度，提高間抽的開采效率。

1 間抽井動液面的變化規(guī)律

1.1 關(guān)井時動液面變化規(guī)律

理論分析：油井關(guān)井后，井口產(chǎn)液量為零，但是地層中的流體仍然向井底流動，從而使油套環(huán)空內(nèi)泵的沉沒度上升，由于沉沒度的增加，井底壓力逐漸增大，生產(chǎn)壓差減小。因此，流入井筒的流量也逐漸減小，油套環(huán)空內(nèi)沉沒度恢復(fù)速度隨時間的延長而逐漸變小。

現(xiàn)場試驗實測數(shù)據(jù)：井a(chǎn)泵徑38mm，沖程1m、沖速3min-1，正常生產(chǎn)時日產(chǎn)液1.6 t，日產(chǎn)油0.2 t，含水83.2%，流壓0.7MPa，沉沒度為25.38m，泵效32.4%。該井間抽時對動液面每30min進行一次監(jiān)測，所得沉沒度與時間關(guān)系曲線如圖1所示。

關(guān)井特點：從圖1可以看出，關(guān)井初期，地層出液速度較快，隨著關(guān)井時間的延長，地層出液越來越慢。關(guān)井曲線是一條平滑、連續(xù)的曲線，在生產(chǎn)中未發(fā)現(xiàn)拐點，也不存在極值點，對該曲線進行擬合得到一條光滑的二次函數(shù)關(guān)系式，多項式系數(shù)與地層性質(zhì)及流體參數(shù)有關(guān)。

1.2 開井時動液面變化規(guī)律

理論分析：油井經(jīng)過長時間的關(guān)井后，油套環(huán)形空間內(nèi)存在一定高度的液體，開井生產(chǎn)時，井口產(chǎn)液量由兩部分組成：一是油套環(huán)空出液量，二是地層出液量。

現(xiàn)場試驗實測數(shù)據(jù)見圖2。

開井特點：從圖2可以看出，開井初期，動液面下降較快，原因是抽油泵泵效較高，地層出液速度相對較小；隨著時間的延長，井筒內(nèi)壓力逐漸降低，生產(chǎn)壓差逐漸增大，使得地層出液量增加，井筒內(nèi)液面下降變緩。

2 間抽對液量的影響

任何井在執(zhí)行間抽時都會損失液量，停機時間越長，生產(chǎn)壓差越低，地層出液速度越慢，對液量的影響越大。選取了不同產(chǎn)液區(qū)間的5口井，利用實測動液面隨時間的變化曲線，計算出不同動液面變化區(qū)間的產(chǎn)液量。從表1可以看出，隨著沉沒度區(qū)間的增大，間抽井的產(chǎn)液量逐漸降低，當(dāng)沉沒度在50～250m時，間抽影響的液量在10%左右。

表1 不同沉沒度變化區(qū)間產(chǎn)量下降比例

3 地面參數(shù)對間抽效率的影響

從啟抽曲線上看，產(chǎn)量相近的井，在不同參數(shù)下生產(chǎn)，啟停時間不同。那么油井在大小兩種參數(shù)下間抽生產(chǎn)，哪一種狀態(tài)效率更高呢？

在井b間抽試驗時，通過在實測液面恢復(fù)曲線找點的方法，分別制定了大參數(shù)停八抽四和小參數(shù)停七抽五的間抽制度。安裝了電表，比較連抽、大參數(shù)間抽、小參數(shù)間抽三種狀態(tài)下的耗電量（表2）。

可以看出，大參數(shù)間抽與小參數(shù)連抽產(chǎn)量相差不大，而單耗卻是小參數(shù)連抽的一半。大參數(shù)間抽與小參數(shù)間抽相比，大參數(shù)下間抽效率更高。

表2 不同參數(shù)下產(chǎn)液單耗對比

選取同井變化相同動液面時（動液面從800m下降到900m），觀察不同地面參數(shù)下噸液耗電情況，也證明了大參數(shù)下間抽效率更高。表3為井c的試驗數(shù)據(jù)。

表3 井c大小參數(shù)最優(yōu)間抽對比

4 工作制度對間抽效率的影響

同一口油井，在不同的間抽制度下生產(chǎn)，其日耗電量與日產(chǎn)液量必然會有一定的差異。選取井d，分別采用停19 h抽5 h、停10 h抽2 h、停18 h抽6 h、停5 h抽1 h、停9 h抽3 h、停6 h抽2 h、停20 h抽4 h等7種間抽制度，對其電量及動液面進行錄取分析，從而優(yōu)選出合理的間抽制度。

從錄取的電量及計算出的噸液耗電可以看出（表4）：

1）相同啟抽時間內(nèi)，多次啟停產(chǎn)液量最高，噸液耗電最低；一次啟停時，產(chǎn)量低，單耗高。

2）不同間抽制度的耗電量與啟抽時間有關(guān)，啟抽時間越長，耗電量越高。

表4 不同間抽制度下單耗對比

3）對于相同啟抽時間，多次啟停的間抽制度效益高。

5 間抽工作制度的優(yōu)化方法

間抽井間抽制度的制定應(yīng)考慮兩方面因素：一是對液量的影響，二是節(jié)電量的多少。然而這二者是個矛盾體，單純電量和液量是此消彼長的關(guān)系，然而我們間抽的目的是效益最大化，液量對效益的影響遠遠高于電量對效益的影響，因此在這里考慮液量重于電量。

5.1 停機工作時間的確定

5.1.1 理論分析

在穩(wěn)定流動情況下，計算油井產(chǎn)液量為

式中：

Q——油井產(chǎn)量，t/d；

Pr——油層靜壓，MPa；

Pwf——井底流壓，MPa；

J——單位生產(chǎn)壓差下產(chǎn)油量，即采油指數(shù)。

5.1.2 實際曲線求解

在關(guān)井和啟抽的過程中，可以用一個固定不變的沉沒度來代替變化的沉沒度。由于流壓與沉沒度成線性關(guān)系，所以沉沒度變化值就反映了流壓變化，且這個固定沉沒度為始末沉沒度和的一半，即

5.1.3 停機時間確定的步驟

◇求單井采油指數(shù)J；

◇根據(jù)J求出沉沒度為中間沉沒度下的單井產(chǎn)量Q中；

◇計算沉沒度在h初至250m時井筒內(nèi)液體質(zhì)量G；

◇確定停機時間t，t=24G/Q中。

5.2 啟機工作時間的確定

間抽井啟機時，沉沒度下降速度受兩方面因素影響：一是油層供液能力，二是抽油泵的工作制度和泵效。地層出液能力，可以通過計算求得；抽油泵的泵效，受到參數(shù)匹配和沉沒度變化的影響，各井間差異很大，難以確定，因而啟抽時間也很難確定。通過我們對間抽井產(chǎn)液量的變化，結(jié)合功圖分析及原泵效，我們對泵效的提高值做了規(guī)定：供液不足的井，泵效小于30%的，提高值為20%，大于30%的，提高值為15%；功圖分析正常井泵效提高值為10%，通過泵效的提高值來計算啟抽時間。

根據(jù)上述方法求得的間抽制度，不能直接應(yīng)用于實際生產(chǎn)，需要對間抽制度進行人工取整，即間抽周期在24 h內(nèi)運行是整數(shù)次，從而方便日常的生產(chǎn)管理。

表5 啟、停機時間數(shù)據(jù)計算

用計算出的間抽制度與測試動液面找點法制訂的間抽制度進行了對比，發(fā)現(xiàn)相差不大，但也存在一定的誤差，對誤差進行了如下分析：

1）采油指數(shù)存在一定誤差。一是油井產(chǎn)量采用玻璃管量油，其誤差值較大；二是地層靜壓有一定誤差。在這里取的是相同井網(wǎng)鄰井的地層靜壓，由于測試時間和測試的井位差異，存在一定誤差。這兩點誤差造成采油指數(shù)不精確。

2）假設(shè)產(chǎn)量與沉沒度成線性關(guān)系，但實際產(chǎn)量要比預(yù)測產(chǎn)量低，這就是大多數(shù)計算停機時間低于實際停機時間的原因。

3）由于單井的產(chǎn)液量、地面參數(shù)不同，把泵效按級別分類，存在一定的誤差值。

6 間抽設(shè)計軟件與控制器的研發(fā)

在油井間抽規(guī)律和間抽制度優(yōu)化方法研究基礎(chǔ)上，就可以開發(fā)指導(dǎo)間抽井抽油時間和關(guān)井時間的優(yōu)化設(shè)計軟件，實現(xiàn)了不用進行動液面測試就能對間抽井進行個性化設(shè)計。為使間抽制度有效地執(zhí)行，我們自行研制了間抽控制器，實現(xiàn)了間抽設(shè)計智能化、間抽操作自動化、間抽運行高效化。通過對100口井進行間抽制度優(yōu)化，與原間抽制度相比，平均單井少影響液量3.3 t，平均單井節(jié)電率提高11%，形成了影響液量減小、節(jié)約電量增加、可操作性較強的間抽管理模式（表6）。

表6 間抽井優(yōu)化前后數(shù)據(jù)對比

7 結(jié)論

1）運用采液指數(shù)及泵效增量確定間抽工作制度的方法，實現(xiàn)了間抽制度個性化設(shè)計，提高了間抽效率，可以滿足礦場生產(chǎn)要求。

2）為達到間抽井液量影響少、電量節(jié)約多的目標(biāo)，應(yīng)采取大參數(shù)運行且多次啟停的間抽方式。

3）用軟件優(yōu)化間抽制度，并用控制器執(zhí)行，形成了影響液量減小、節(jié)約電量增加、可操作性較強的間抽管理模式。

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