間歇抽油優(yōu)化技術(shù)研究與應(yīng)用

任玉姝

（吉林油田油氣工程研究院 吉林松原 138000）

吉林油田儲(chǔ)層物性差，單井產(chǎn)量低，油井主體采用有桿泵抽油機(jī)舉升，隨著地質(zhì)儲(chǔ)量采出程度增加及地層壓力下降，單井產(chǎn)液能力下降，出現(xiàn)許多低產(chǎn)低效井，使采油成本增加。間歇抽油作為一種簡(jiǎn)單有效的提高油井經(jīng)濟(jì)效益的方法，在油田現(xiàn)場(chǎng)廣泛應(yīng)用，主要是通過(guò)調(diào)整抽油機(jī)井生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間，達(dá)到節(jié)能降耗目的。那么如何合理應(yīng)用間歇抽油，既達(dá)到節(jié)能降耗目的，又不影響油井產(chǎn)量，保證抽油機(jī)正常運(yùn)行，成為急需解決的問(wèn)題。

1 間歇抽油井的選擇

依據(jù)行業(yè)規(guī)定，單井經(jīng)濟(jì)效益按效益高低依次劃分為三類，即有效井、低效井及無(wú)效井。年產(chǎn)油及伴生產(chǎn)品稅后收入大于年操作成本的井為有效井；年產(chǎn)油及伴生產(chǎn)品稅后收入小于操作成本大于最低運(yùn)行費(fèi)用的井為低效井；年產(chǎn)油及伴生產(chǎn)品稅后收入等于或小于最低運(yùn)行費(fèi)用的井為無(wú)效井。根據(jù)盈虧平衡分析方法，確定連續(xù)生產(chǎn)機(jī)采井轉(zhuǎn)為間歇抽油的經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)量為低效井的邊界產(chǎn)量，若油井產(chǎn)液量達(dá)到或低于低效井的邊界產(chǎn)液量，即可轉(zhuǎn)為間歇抽油。進(jìn)行單井經(jīng)濟(jì)效益分析，首先要明確油氣井操作成本構(gòu)成。油氣井操作成本包括材料費(fèi)、燃料費(fèi)、動(dòng)力費(fèi)、人員費(fèi)、維護(hù)性井下作業(yè)費(fèi)、油氣處理費(fèi)、天然氣凈化費(fèi)、驅(qū)油物注入費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)、稠油熱采費(fèi)，測(cè)井試井費(fèi)、維護(hù)及修理費(fèi)、廠礦管理費(fèi)、其他直接費(fèi)、輕烴回收費(fèi)共15個(gè)項(xiàng)目，其中燃料費(fèi)、動(dòng)力費(fèi)、驅(qū)油物注入費(fèi)、井下作業(yè)費(fèi)、稠油熱采費(fèi)、輕烴回收費(fèi)、油氣處理費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)等為可變成本，其余為固定成本。

單井采油成本可表示為：

C=CF+Q1CVN

C——單井年采油操作成本，元；

CF——單井固定成本，元；

CV——可變成本，元/噸；

Q1——日產(chǎn)液，t/d；

N——年生產(chǎn)天數(shù)，d。

單井年收入可表示為：

p=Q1Nβ（1-fw）s（1-v）

P——單井年利潤(rùn)，元；

S——原油銷售價(jià)格，元/t；

β——商品率，%；

fw——含水率，%；

v——綜合稅率，%。

當(dāng)單井年產(chǎn)油獲得利潤(rùn)與采油成本相等時(shí)，計(jì)算得低效井產(chǎn)量界限為：

Qlimit——低效井產(chǎn)量界限，t/d。

即當(dāng)油井產(chǎn)量小于低效井產(chǎn)量界限后，進(jìn)入低效生產(chǎn)階段，此時(shí)油井即可由連續(xù)生產(chǎn)轉(zhuǎn)為間歇抽油，以此方法降低運(yùn)行成本。

2 間歇抽油制度優(yōu)化

2.1 停井液面上升規(guī)律研究

油井停止生產(chǎn)后，地層流體不斷地流入井筒，油套環(huán)空內(nèi)的液面上升，井底流壓升高，生產(chǎn)壓差逐漸減小，地層流體進(jìn)入井筒的速度逐漸減小，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，當(dāng)壓差足夠小，甚至地層流體停止向井筒內(nèi)流入。為了進(jìn)行間歇抽油制度優(yōu)化，首先開(kāi)展停井階段液面上升規(guī)律研究。

在油井流入動(dòng)態(tài)曲線上取一微小時(shí)間段，假設(shè)流入井筒液量與井底壓差遵循流體單相滲流規(guī)律，那么流入井筒內(nèi)的液量與生產(chǎn)壓差呈線性關(guān)系。

在液面恢復(fù)過(guò)程中，進(jìn)入井筒內(nèi)流體與井底壓力關(guān)系為：

由（2）=（3），并積分得

設(shè)液面恢復(fù)時(shí)間為0，液面高度為h0，則此時(shí)

又有：

將（5）、（6）、（7）式代入（4）式，整理得

h（t）——液面上升高度，m ；

α——地層壓力系數(shù)；

H——井深，m；

ρ——地層流體密度，kg/m3；

h0——停井時(shí)間為0時(shí)液面深度，m

t——液面恢復(fù)時(shí)間，h；

rc——套管內(nèi)半徑，m；

rt——油管外半徑，m。

2.2 啟抽液面下降規(guī)律研究

油井開(kāi)抽生產(chǎn)后，地層繼續(xù)向井筒供液，日產(chǎn)液量計(jì)算可依據(jù)vogel方法。

若測(cè)試流動(dòng)壓力Pwftest≥Pb，則采油指數(shù)

若測(cè)試流動(dòng)壓力Pwftest＜Pb，則采油指數(shù)產(chǎn)出流體與泵型、沖程、沖次等參數(shù)有關(guān)：

Pr——地層壓力，MPa；

Pb——飽和壓力，MPa；

D——泵徑，mm；

s——沖程，m；

n——沖次，min-1；

q——間歇抽油井井口日產(chǎn)液，m3/d；

qi——間歇抽油井井底日產(chǎn)液，m3/d；

Atc——油套環(huán)形空間截面積，m2；

η——泵效，%

2.3 間歇抽油制度優(yōu)化

間歇抽油制度優(yōu)化設(shè)計(jì)，以使動(dòng)液面達(dá)到連續(xù)機(jī)采時(shí)液面，且生產(chǎn)時(shí)間相對(duì)較低作為優(yōu)化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)動(dòng)液面達(dá)到連續(xù)機(jī)采時(shí)液面，即形成間歇抽油制度設(shè)計(jì)流程（圖1）。

圖1 間歇抽油制度設(shè)計(jì)流程圖

3 間歇抽油配套技術(shù)

為保證間歇抽油得到真正落實(shí)，可使用間抽控制儀和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)儀，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟停、遠(yuǎn)程操作以及監(jiān)督是否按時(shí)開(kāi)停。

間抽控制儀：定時(shí)間抽控制儀，可根據(jù)間歇抽油制度優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果，設(shè)定好開(kāi)井及停井時(shí)間，安裝到油井上，控制油井啟停，實(shí)現(xiàn)間歇抽油。間抽控制儀集成了報(bào)警系統(tǒng)，開(kāi)井抽油時(shí)會(huì)發(fā)出報(bào)警聲音，防止周邊動(dòng)物進(jìn)入井場(chǎng)，發(fā)生危險(xiǎn)。這種控制儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，價(jià)格低，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用較多。

智能間抽控制儀：一般由測(cè)試模塊、分析模塊及控制模塊組成。測(cè)試模塊定時(shí)自動(dòng)測(cè)量油井動(dòng)液面、功圖或者電參數(shù)。分析模塊根據(jù)測(cè)得參數(shù)通過(guò)長(zhǎng)期學(xué)習(xí)，判斷油井是否供液不足，當(dāng)探測(cè)到油井處于嚴(yán)重供液不足狀態(tài)時(shí)，控制模塊啟動(dòng)，令抽油機(jī)停止運(yùn)行，等油井供液能力恢復(fù)，再開(kāi)機(jī)運(yùn)行，如此反復(fù)自動(dòng)管理油井生產(chǎn)。

遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)儀：監(jiān)視器、無(wú)線傳輸與測(cè)試系統(tǒng)及控制系統(tǒng)相結(jié)合，不僅可定時(shí)測(cè)試油井生產(chǎn)參數(shù)，還可以通過(guò)無(wú)線傳輸將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳到遠(yuǎn)程電腦，管理人員在辦公室即可隨時(shí)查看油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)、井場(chǎng)狀況，設(shè)置指令，控制油井生產(chǎn)。這些配套設(shè)備令間歇抽油更加容易實(shí)現(xiàn)，節(jié)省大量人力，為智能化油田建設(shè)提供技術(shù)支持。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

在對(duì)實(shí)際生產(chǎn)井進(jìn)行間歇抽油制度優(yōu)化前，首先應(yīng)用液面上升及下降理論，計(jì)算多口井液面深度，并與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試值對(duì)比，平均相對(duì)誤差0.35%，說(shuō)明理論方法可行。

利用相關(guān)理論進(jìn)行間歇抽油抽度優(yōu)化。新民油田民+49-3.2油層中部深度1180m，穩(wěn)定連續(xù)生產(chǎn)時(shí)動(dòng)液面深度1050m，日產(chǎn)液0.5t/d，含水60%，泵徑32mm，沖程1.8m，沖次3.0min-1，測(cè)得地層壓力5.4MPa，飽和壓力3.1MPa。按時(shí)間歇抽油制度設(shè)計(jì)流程在給定一系列工作制度下，計(jì)算生產(chǎn)井產(chǎn)量、動(dòng)液面水平，并與連續(xù)生產(chǎn)時(shí)動(dòng)液面進(jìn)行對(duì)比。在給定工作制度中有18個(gè)達(dá)到或超過(guò)連續(xù)生產(chǎn)時(shí)動(dòng)液面，再根據(jù)產(chǎn)量及生產(chǎn)時(shí)間最終選擇該井間歇抽油制度為抽7停5h，經(jīng)測(cè)試全天抽汲液面61m，折算產(chǎn)量0.49t，達(dá)到單井連續(xù)開(kāi)抽產(chǎn)液水平，證明優(yōu)化設(shè)計(jì)理論可行?，F(xiàn)場(chǎng)配套采用定時(shí)間抽控制儀管理，簡(jiǎn)單方便。通過(guò)測(cè)試示功圖診斷結(jié)果由供液差變?yōu)檎?。連續(xù)生產(chǎn)時(shí)該井每天耗電量57.6KW·h，間歇抽油生產(chǎn)時(shí)每天耗電（間抽后耗電）34KW·h，節(jié)電23.6 KW·h，節(jié)電率40.9%。

5 結(jié)論

（1）本文建立的間歇抽油井選擇及工作制度優(yōu)化設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單明確，適用性強(qiáng)，可以用于連續(xù)生產(chǎn)井轉(zhuǎn)為間歇抽油井方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

（2）低產(chǎn)液井由連續(xù)生產(chǎn)轉(zhuǎn)為間歇抽油示功圖對(duì)比明顯，抽油泵充滿程度明顯改善，而且節(jié)能降耗效果顯著。

（3）間歇抽油配套技術(shù)發(fā)展較快，隨著智能化管理設(shè)備不斷涌現(xiàn)，間歇抽油管理變得越發(fā)簡(jiǎn)單方便，現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用間歇抽油將大幅度降低機(jī)采井能耗，提高機(jī)采技術(shù)應(yīng)用水平。