低滲透油田抽油機井系統(tǒng)效率現(xiàn)狀及對策

韓二濤，李 明，鄭 華，楊孝剛，左麗萍，羅慶梅

（1.中國石油長慶油田分公司油氣工藝研究院，陜西西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西西安 710018；3.中國石油長慶油田分公司第五采油廠，陜西西安 710018；4.中國石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006；5.中國石油長慶油田分公司第六采油廠，陜西西安 710018；6.中國石油長慶油田分公司第一采油廠，陜西西安 710018）

長慶油田地處黃土高原，地貌溝壑縱橫，梁峁交錯，主要采取了叢式井組定向井開發(fā)方式。長慶油田油藏特點為“低滲、低壓、低豐度”，油井自然產(chǎn)能低或無自然產(chǎn)能。截至2010年底，長慶油田抽油機平均單井產(chǎn)液4.1 m3/d，泵效40.0%，系統(tǒng)效率20.1%。與相同抽深的直井、高產(chǎn)井相比，摩阻大、有效做功低，相對能耗較大。

由于低滲透油藏地層供液能力差，隨著開井生產(chǎn)時間的增加，地層供液量小于泵的排液量，就會出現(xiàn)井口有時出液，有時不出液的間歇出液現(xiàn)象，導致地面效率等出現(xiàn)波動（見圖1）。

對比石油天然氣行業(yè)標準SY/T6275-2007《油田生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測規(guī)范》[1]，低滲透油田泵掛深度1500～2500 m的抽油機井系統(tǒng)效率（稀油井）節(jié)能評價值不低于19.73%，泵掛深度小于1500 m的不低于20.71%，也即長慶油田的抽油機通過各項措施后，略高于耗能設(shè)備節(jié)能運行的最低保證值。

1 低滲透油田抽油機井系統(tǒng)效率影響因素

利用現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)，研究低滲透油田抽油機井各因素對系統(tǒng)效率的影響程度，確定系統(tǒng)效率的主要影響因素[2-4]。

1.1 產(chǎn)液量對系統(tǒng)效率的影響

圖1 地面效率、井下效率和最大載荷隨時間的變化曲線

通過分析不同產(chǎn)液量抽油機井系統(tǒng)效率變化情況，從產(chǎn)液量與系統(tǒng)效率關(guān)系曲線可以看出，系統(tǒng)效率與產(chǎn)液量基本呈線性關(guān)系，產(chǎn)液量每變化1 m3/d，將影響系統(tǒng)效率3%～5%。

圖2 產(chǎn)液量與系統(tǒng)效率關(guān)系

1.2 抽汲參數(shù)對系統(tǒng)效率的影響

在產(chǎn)液量和抽油設(shè)備一定、抽油機井工況正常的條件下，抽汲參數(shù)越小，輸入功率越小，系統(tǒng)效率越高。在沖程變化時，不是最小沖程時系統(tǒng)效率最高，說明參數(shù)變化對泵效也有影響，通過對現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)的分析，當泵效小于20%時，隨著泵效的上升，系統(tǒng)效率提高明顯；當泵效大于55%時，隨著泵效的上升，系統(tǒng)效率的增加減緩（見圖3、圖4、圖5）。

1.3 平衡度對地面效率的影響

平衡度連續(xù)測試表明，功率平衡度在80%～100%時地面效率達到該井測試工況下的極大值，此時系統(tǒng)效率較高、耗電量較少。

圖3 沖程與系統(tǒng)效率關(guān)系

圖4 沖次與系統(tǒng)效率關(guān)系

圖5 泵徑與系統(tǒng)效率關(guān)系

圖6 功率平衡度與地面效率關(guān)系

2 低滲透油田抽油機井提高系統(tǒng)效率技術(shù)對策

要提高系統(tǒng)效率，根據(jù)能量守恒定律，一是增加系統(tǒng)有效功率，盡量提高油井產(chǎn)液量和有效揚程；二是要降低系統(tǒng)無效損耗。因此，提高系統(tǒng)效率應從技術(shù)裝備、機桿泵設(shè)計、管理工作、監(jiān)測技術(shù)等多方面入手，根據(jù)系統(tǒng)效率影響因素分析，結(jié)合油田實際，提出相應的治理措施[2]。

2.1 抽油機井系統(tǒng)效率實時監(jiān)測技術(shù)

通過油田數(shù)字化技術(shù)，監(jiān)測油井示功圖、電參數(shù)、動液面、油套壓等實時參數(shù)，分析抽油機井工況，計算輸入功率、光桿功率以及有效功率，便可計算出地面效率、井下效率及系統(tǒng)效率[5]。

圖7 抽油機井系統(tǒng)效率實時監(jiān)測示意圖

2.2 系統(tǒng)效率仿真優(yōu)化技術(shù)

計算機仿真技術(shù)可以實現(xiàn)快速自動對抽油機井系統(tǒng)的模擬試驗，不受黃土高原地貌影響。針對長慶油田主力抽油機類型，分別建立了數(shù)學力學模型和系統(tǒng)效率仿真模型，計算結(jié)果表明，95%以上抽油機井懸點最大載荷與產(chǎn)液量的仿真誤差小于10%；85%以上抽油機井系統(tǒng)效率的仿真誤差小于3%[6]。

圖8 盤古梁區(qū)塊實測值與仿真計算值對比

2.3 有桿抽油系統(tǒng)地面設(shè)備效率評價

根據(jù)現(xiàn)場抽油機井的管理，地面部分是易于操作管理的設(shè)備。建立電動機負載率與抽油機井地面效率的關(guān)系曲線，繪制有桿抽油系統(tǒng)地面設(shè)備工況評判圖。評判圖分為四個區(qū)域：工作正常區(qū)、電動機輕載低效區(qū)、機械運行低效區(qū)、以及參數(shù)待查區(qū)。

這里繪出盤古梁區(qū)塊地面設(shè)備工況評判結(jié)果，表明地面工作狀態(tài)正常67口，占總井數(shù)的77.01%；電機容量過大11口，占總井數(shù)的12.64%；機械部分低效8口，占總井數(shù)的9.20%；1口地面效率大于80%，占總井數(shù)的1.15%，數(shù)據(jù)需要重新測試。

2.4 抽汲參數(shù)優(yōu)化

針對地面效率低于50%的井，主要進行抽汲參數(shù)優(yōu)化調(diào)整（見表1）。

2.5 抽油機平衡調(diào)整

通過對調(diào)整平衡262口井分析，單井日耗電量由調(diào)整前的114.17 kW·h 降低到調(diào)整后的100.24 kW·h，平均日節(jié)電13.93 kW·h，節(jié)電率達12.2%（見表2）。

表1 抽汲參數(shù)優(yōu)化效果對比表

表2 抽油機平衡調(diào)整效果對比表

表3 新投抽油機應用情況統(tǒng)計表

2.6 新型節(jié)能抽油機研發(fā)

為切實提高低產(chǎn)定向井的抽油機負載率，參照SY/T5044-2003《游梁式抽油機》標準，設(shè)計節(jié)能效果好的七、九型節(jié)能抽油機（見表3）。

［1］國家發(fā)展和改革委員會.SY/T6275-2007油田生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測規(guī)范［S］.北京：石油工業(yè)出版社，2008.

［2］李穎川.采油工程［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2002：145-159.

［3］甘慶明，郭方元，韓二濤，等.抽油機井系統(tǒng)效率影響因素的灰色關(guān)聯(lián)分析［J］.石油礦場機械，2009，38（11）：82-84.

［4］鐘功祥，梁政，彭彩珍，等.提高機抽井系統(tǒng)效率的重要措施［J］.鉆采工藝，2003，26（3）：50-52.

［5］楊瑞，黃偉，辛宏，等.功圖法油井計量技術(shù)在長慶油田的應用［J］.油氣田地面工程，2010，29（2）：55-57.

［6］饒建華，劉宏昭，董江峰，等.低滲透油藏定向井有桿抽油系統(tǒng)效率優(yōu)化［J］.石油礦場機械，2006，35（2）：56-58.