能耗最低機(jī)采系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用實(shí)踐及效果

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。

1 優(yōu)化設(shè)計(jì)原理

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。

1.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容

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。

1.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)原則

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)。

1.3 設(shè)計(jì)步驟

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。

2 優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用情況

2.1 啟動階段

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。

2.2 推廣階段

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。

3 實(shí)施效果

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.