謝少波
(中國石化勝利油田分公司濱南采油廠,山東 濱州 256606)
油田進(jìn)入開發(fā)的中后期階段后,產(chǎn)量遞減加快,增油條件變差,有桿泵抽油機(jī)數(shù)量增加,用電緊張狀況突出。據(jù)統(tǒng)計(jì)截至2009年12月,全廠油井平均系統(tǒng)效率為23.7%,比分公司平均系統(tǒng)效率(26.5%)低2.8%,提高機(jī)采系統(tǒng)效率的問題已經(jīng)十分緊迫。2010年以來,采油廠引入能耗最低機(jī)采系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件對有桿泵井進(jìn)行優(yōu)化。
該軟件是以“一種有桿泵機(jī)械采油工藝參數(shù)確定方法”發(fā)明專利為基礎(chǔ)[1],采用Delphi7.0程序語言作為開發(fā)平臺,windows98版本以上的運(yùn)行環(huán)境。
該技術(shù)是通過開展能量分析,將有桿泵抽油系統(tǒng)輸入功率分為地面損失功率、粘滯損失功率、滑動損失功率、溶解氣膨脹功率、有用功率五部分并建立相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系。在油井產(chǎn)液量相對穩(wěn)定的情況下,計(jì)算出不同參數(shù)組合所對應(yīng)的輸入功率。優(yōu)化設(shè)計(jì)是在保證油井產(chǎn)液量相對穩(wěn)定的前提下,以輸入功率最低、系統(tǒng)效率最高為原則,優(yōu)選最佳設(shè)計(jì)方案、最優(yōu)技術(shù)和最優(yōu)生產(chǎn)參數(shù),以提高機(jī)采井運(yùn)行質(zhì)量與效率。利用“機(jī)采參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)”軟件,主要優(yōu)化設(shè)計(jì)的參數(shù)包括:泵徑、泵深、沖程、沖次、管桿最佳組合等。
以油藏供液能力為依據(jù),以各節(jié)點(diǎn)抽油設(shè)備的協(xié)調(diào)生產(chǎn)為設(shè)計(jì)原則,以提高油井產(chǎn)量和生產(chǎn)系統(tǒng)效率為目標(biāo),合理選擇機(jī)、桿、泵、管以及抽汲參數(shù),保證整個(gè)抽油系統(tǒng)高效、安全生產(chǎn)。
假設(shè)條件:油井的生產(chǎn)液量相對穩(wěn)定。即油井的動液面相對穩(wěn)定(在一定的液量、動液面、油套壓的前提下)。
1)將各種管徑、各種桿柱鋼級、各種泵徑與各種泵掛(對應(yīng)科學(xué)的桿柱組合)、各種沖程、各種沖次一一組合。每一種組合對應(yīng)著一種機(jī)采系統(tǒng)效率,即對應(yīng)著一種能量消耗和一種管、桿、泵的投入與年度損耗。
2)分別計(jì)算出每一種機(jī)采參數(shù)組合所對應(yīng)的輸入功率,計(jì)算出每一種組合相應(yīng)的所耗電費(fèi)用,根據(jù)各種管桿、各種桿柱、各種泵的價(jià)格,計(jì)算出每一種組合相應(yīng)的年度機(jī)械損耗,并考慮一次性投資的年利息。合計(jì)出每一組機(jī)采參數(shù)所對應(yīng)的機(jī)采年耗成本。
3)以輸入功率最低者或年耗成本最低者為所選擇的機(jī)采參數(shù),包括管徑、管長、桿柱鋼級、泵徑、泵掛深度、桿柱組合、沖程、沖次等。
該階段只優(yōu)化檢泵井,對新井、措施井暫時(shí)不優(yōu)化。要求方案優(yōu)化設(shè)計(jì)率達(dá)到100%,設(shè)計(jì)實(shí)施率達(dá)到25%以上。
根據(jù)油井的實(shí)際情況,主要對抽油機(jī)參數(shù)沖程、沖次、泵徑、泵掛、管桿柱組合、管徑等進(jìn)行了優(yōu)化。據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果,主要采取以下幾方面措施:
1)改變泵徑:針對供液情況。
2)調(diào)整泵掛深度:針對供液情況。
3)調(diào)沖程、沖次:依據(jù)長沖程、慢沖次的設(shè)計(jì)原則。
4)優(yōu)化桿柱組合:采用兩級或三級桿柱組合,降低載荷,從而降低輸入功率。
該階段要求對全廠所有措施井、新井、維護(hù)井方案優(yōu)化率100%,實(shí)施率100%,符合率大于70%。實(shí)施過程中采取健全規(guī)章制度、完善組織網(wǎng)絡(luò)等措施確保優(yōu)化設(shè)計(jì)工作順利開展。
2.2.1 健全規(guī)章制度、完善組織網(wǎng)絡(luò)
采油廠成立了機(jī)采優(yōu)化運(yùn)行領(lǐng)導(dǎo)小組,并明確各小組成員的職責(zé)、任務(wù),針對檢泵井周期短的實(shí)際,確保作業(yè)完井按機(jī)采優(yōu)化設(shè)計(jì)書執(zhí)行,要求有躺井必須在4 h內(nèi)電話通知工藝所,12 h內(nèi)出檢泵方案,工藝所接到檢泵方案后4 h內(nèi)將優(yōu)化方案編制出來。采油廠每季度召開一次協(xié)調(diào)會,認(rèn)真聽取各小組成員的各項(xiàng)工作量實(shí)施進(jìn)度、存在問題及工作建議,安排下步工作計(jì)劃,對實(shí)施過程中存在的問題積極協(xié)調(diào)解決,確保各項(xiàng)工作量按期保質(zhì)保量完成。
2.2.2 實(shí)施網(wǎng)上開口
采用網(wǎng)上開口的辦法保證優(yōu)化設(shè)計(jì)工作的順利開展。首先由礦地質(zhì)隊(duì)向工藝所提供作業(yè)井的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),工藝所根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù),運(yùn)用機(jī)采系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件對該井的機(jī)采參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化后的結(jié)果通過網(wǎng)上交流平臺反饋給礦地質(zhì)隊(duì),地質(zhì)隊(duì)結(jié)合作業(yè)井的具體情況,對于優(yōu)化結(jié)果中不合理的參數(shù)提出修改意見,最后通過地質(zhì)隊(duì)與工藝所在交流平臺上的討論,得出最終的修正結(jié)果,將這個(gè)修正結(jié)果導(dǎo)入地質(zhì)設(shè)計(jì),地質(zhì)所才能編寫該作業(yè)井的地質(zhì)設(shè)計(jì)。通過網(wǎng)上開口,實(shí)現(xiàn)了沒有優(yōu)化設(shè)計(jì)無法編寫地質(zhì)設(shè)計(jì);數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確不優(yōu)化;優(yōu)化結(jié)果不交流無法審批。
2.2.3 一井一策,提高優(yōu)化的針對性
對新井、偏磨井、結(jié)垢井、結(jié)蠟井以及腐蝕井等特殊井,在優(yōu)化的時(shí)候采取一井一策,將優(yōu)化設(shè)計(jì)的主體由軟件轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)計(jì)人,以軟件為支撐,按照油藏、工藝、工程一體化原則,做好油井針對性優(yōu)化。
對于新井和措施井,由于其基礎(chǔ)參數(shù)(如產(chǎn)液量、含水率、動液面以及油層物性等)無法準(zhǔn)確提供,優(yōu)化的時(shí)候采取的辦法是借用同區(qū)塊、同構(gòu)造、同并組、同層位以及同措施的井的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),通過反復(fù)對比來修正并完善機(jī)采參數(shù)。
對于偏磨井的優(yōu)化,首先應(yīng)該掌握偏磨井情況,從偏磨井近三次作業(yè)原因分析入手,明確偏磨原因,結(jié)合目前的井身軌跡,掌握井斜變化。然后應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件對生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
對于腐蝕結(jié)垢嚴(yán)重的井,在優(yōu)化的時(shí)候首先是要掌握結(jié)垢、腐蝕的基本情況,明確作業(yè)原因,從而掌握該井對于采油參數(shù)的一些要求,比如泵的選擇,抽油機(jī)沖程、沖次的要求等,然后導(dǎo)入作業(yè)井的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),運(yùn)用優(yōu)化軟件對其進(jìn)行優(yōu)化,將得出的優(yōu)化參數(shù)與腐蝕結(jié)垢井以往的治理工藝相結(jié)合,進(jìn)一步提高腐蝕結(jié)垢井的泵效與系統(tǒng)效率。
2010-2013年共優(yōu)化油井2 832井次,共計(jì)實(shí)施措施14 160項(xiàng),符合率75.8%。優(yōu)化后泵效平均提高了6.6%,機(jī)采系統(tǒng)效率提高了5.3%,平均輸入功率降低了1.2 kw·h,平均單井日節(jié)約用電28.8 kw·h,取得了較好的節(jié)能降耗效果。
[1]鄭海金,鄧吉彬.能耗最低機(jī)采系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的研究及應(yīng)用[J].石油學(xué)報(bào),2007(2):129-132.