油井一體化提液降耗技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用

楊帆（大慶油田有限責任公司第三采油廠）

石油開發(fā)企業(yè)作為產(chǎn)能大戶，同時也是耗能大戶，特別是采油提液系統(tǒng)用電占到油田生產(chǎn)電量的一半以上[1]。多年來，一方面由于受油藏類型、開發(fā)階段、配套能力等因素的影響，油田各開發(fā)單位的合理提液能耗客觀上是不一樣的，而傳統(tǒng)的以機采系統(tǒng)效率和百米噸液耗電為主要指標的考核評價，又反映不出其真實能耗水平和管理水平的高低，如何挖掘油田提液系統(tǒng)降低電耗的潛力，推廣應(yīng)用油井人工舉升工藝新技術(shù)和節(jié)能降耗新技術(shù)，降低油氣開采成本，已成為各油田開發(fā)企業(yè)重要的研究課題[2-3]。另一方面，面對低油價新常態(tài)以及油田節(jié)能減排工作的需要，油田開發(fā)企業(yè)從系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整高度出發(fā)，以注采結(jié)構(gòu)一體化調(diào)整為原則，提出實施注采開發(fā)單元一體化調(diào)整優(yōu)化節(jié)能項目，通過限提并舉調(diào)整單元產(chǎn)液結(jié)構(gòu)，限制無效產(chǎn)液、提升有效產(chǎn)液，達到控水穩(wěn)油，減緩遞減的目的，配套更新地面拖動電動機設(shè)備，以達到節(jié)能降耗和提質(zhì)增效的目的[4-5]。為此，調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，提出了《油井一體化提液降耗技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用》這一研究應(yīng)用型攻關(guān)課題，并取得良好的實施應(yīng)用效果。

1 油井一體化提液降耗技術(shù)

油井一體化提液降耗技術(shù)是指以“降耗率”為核心指標的提液系統(tǒng)能耗潛力評價及一體化優(yōu)化技術(shù)，通過建立能耗模型，計算每口井當前能耗及預(yù)測同油藏條件、同產(chǎn)量下的最佳能耗，進而對油井生產(chǎn)參數(shù)、桿管泵、沉沒度等進行優(yōu)化匹配改造，優(yōu)化油井提液舉升工藝技術(shù)，實現(xiàn)機采系統(tǒng)節(jié)能降耗。近年來，隨著油田提液量規(guī)模的不斷擴大，加之綠色低碳戰(zhàn)略的實施，降低用電能耗就顯得尤為迫切。通過推廣應(yīng)用系統(tǒng)節(jié)能降耗節(jié)電技術(shù)，改變了傳統(tǒng)靠投入新設(shè)備來節(jié)電的做法，利用躺井維護作業(yè)時機，按照“井筒、地面一體化優(yōu)化，有節(jié)能潛力有投入效益”的治理原則，對提液系統(tǒng)進行整體優(yōu)化設(shè)計和技術(shù)改造，從而達到油井提液系統(tǒng)整體優(yōu)化節(jié)能降耗效果。

通過應(yīng)用油井一體化提液降耗技術(shù)，實現(xiàn)油田開發(fā)一體化整體優(yōu)化，從開發(fā)源頭限制了無效低效液量，增加了高效有效液量，提高了系統(tǒng)能效，彰顯了頂層設(shè)計與統(tǒng)籌治理的完美結(jié)合。該技術(shù)的優(yōu)點在于它通過油藏、井筒、地面設(shè)施一體化整體優(yōu)化，完全突破了傳統(tǒng)“單體改造、瓶頸治理”節(jié)能模式，為油田乃至全國高含水油田開發(fā)創(chuàng)出一條節(jié)能降碳的新路子，形成了一套標準化、示范化、可復(fù)制的老油田節(jié)能高效開發(fā)新模式。

2 一體化提液降耗技術(shù)的應(yīng)用

圍繞老油田開發(fā)單元整體穩(wěn)油、控液、提質(zhì)、增效工作，充分利用油井一體化提液降耗技術(shù)，2018年對勝利油田某開發(fā)區(qū)塊實施水驅(qū)開發(fā)單元優(yōu)化調(diào)整措施，實現(xiàn)節(jié)能降耗提效增效。采用的具體措施有：

1）油水井一體化優(yōu)化調(diào)整措施。設(shè)計油井措施工作量19 口，共減少液量360 t/d，增加油量4.1 t/d。其中高含水無效益油井限液11 口，減少液量470 t/d，影響油量3.2 t/d；低液低含水油井防砂提液8 口，增加液量90 t/d，增油6.8 t/d。優(yōu)化調(diào)整注水井生產(chǎn)工藝15 口，共減少注水330m3/d。其中水井防砂2口，換管柱3口，增加注水370m3/d；優(yōu)化調(diào)配注水井10口，減少注水井注水600m3/d。

2）優(yōu)化配套地面設(shè)備措施。該開發(fā)區(qū)塊油井利用合同能源管理辦法，對在用Y 系列電動機55 臺，全部更新為高效節(jié)能開關(guān)磁阻電動機。其中22 kW 電動機12 臺，30 kW 電動機31 臺，37 kW電動機11臺。油井生產(chǎn)參數(shù)調(diào)整后，其中原55 kW電動機5 臺，更新為效節(jié)能開關(guān)磁阻電動機后降低功率至37 kW。對抽油機平衡度不合格井進行有效治理，利用功率法對不合格平衡度的抽油機進行調(diào)整平衡度[6-7]。通過優(yōu)化調(diào)整抽油機平衡度，實現(xiàn)20 口不合格平衡度油井的治理。

3）優(yōu)化電熱桿生產(chǎn)工藝措施。電熱桿泵抽采油是利用電熱桿內(nèi)的電纜，通電后發(fā)熱，傳熱給電熱桿本體，加熱油管內(nèi)的液體，降低稠油黏度，達到降低稠油在井筒內(nèi)流動阻力的目的[8-9]。從現(xiàn)場應(yīng)用來看，電熱桿泵抽采油是目前最有效的的井筒舉升工藝，它能有效地補償稠油在井筒舉升過程中的熱損失，保持了稠油的流動性。但電熱桿耗電量，生產(chǎn)成本高，且電熱桿連接處必須干燥無水，控制和優(yōu)化電加熱井生產(chǎn)工藝，既然能滿足生產(chǎn)需求，又能實現(xiàn)節(jié)電降耗。采取的工藝優(yōu)化措施是：一是實行電加熱井動態(tài)管理。對注汽后稠油井不見油不能開電加熱，見油后方可根據(jù)原油含水情況和工作環(huán)境溫度變化及時調(diào)整電加熱頻率，降低加熱功耗；當油井含水上升達到85%以上時應(yīng)逐步降低加熱頻率直至停止電加熱；對供液不足井產(chǎn)油量較低的油井應(yīng)及時轉(zhuǎn)周注汽。二是應(yīng)用油井降黏新技術(shù)，利用高效降黏劑降低電熱桿單耗，降低電加熱井加熱功率，甚至停止電加熱。如孤東油田某稠油區(qū)塊12 口電加熱井，采取停電加熱生產(chǎn)工藝，改用每口油井平均每天加分散解阻劑25 kg，連續(xù)加藥49 天后，實現(xiàn)在不開電加熱及不加藥劑的情況下，不僅油井能維持正常生產(chǎn)，而且實現(xiàn)增油節(jié)電的效果。

3 實施效果

1）優(yōu)化合理調(diào)整開發(fā)區(qū)塊的注采結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了注采平衡，降低減緩單元自然遞減。通過實施限液提液措施并舉，根據(jù)區(qū)塊生產(chǎn)實際合理調(diào)整注采結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)控水穩(wěn)油，有效限制無效產(chǎn)液、提升有效產(chǎn)液，提高單元開發(fā)水平。年自然遞減由29.1%下降到12.8%，下降16.3%。

某區(qū)塊開發(fā)單元產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整方案前后指標對比見表1。從表1 中可以看出，目前單元日產(chǎn)油水平119.9 t，完成方案設(shè)計日產(chǎn)油水平（120.2 t），含水保持穩(wěn)定，單元自然遞減率下降16.3%，比方案設(shè)計低1.5%，保證了單元轉(zhuǎn)水驅(qū)以來產(chǎn)量的穩(wěn)定運行，實現(xiàn)日增油3.8 t。

表1 某區(qū)塊開發(fā)單元產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整方案前后指標對比

2）優(yōu)化油井生產(chǎn)參數(shù)，能有效提高系統(tǒng)效率，降低提液能耗。實施措施前，該區(qū)塊有20 油井系統(tǒng)效率不達標和20 口抽油機平衡度不合格。通過綜合治理，以單井工況分析為基礎(chǔ)，對工況供液不足按照“穩(wěn)油、控液、提效”三原則，以能耗最低潛力評價優(yōu)化設(shè)計為方法優(yōu)化油井生產(chǎn)參數(shù)，在基本保持液量穩(wěn)定前提下，減少了無效排量，降低耗電。有19 口井轉(zhuǎn)入系統(tǒng)效率達標區(qū)，有效提高能源利用率，降低提液能耗。抽油機平衡度合格率達到100%。

措施前后能效指標對比見表2。從表2 中可以看出措施實施后，單元機采系統(tǒng)平均平均系統(tǒng)效率由31.60%提高至36.20%，提高4.6%；注水單耗由5.20 kWh/m3降低至4.92 kWh/m3，下降了0.28 kWh/m3。

表2 措施前后能效指標對比

同時，做好日常維護，密切跟蹤油井工況變化，及時優(yōu)化調(diào)整配套電動機等設(shè)備。應(yīng)用高效節(jié)能開關(guān)磁阻電動機前后節(jié)能效果前后對比情況見表3。

從表3 中可以看出，應(yīng)用高效節(jié)能開關(guān)磁阻電動機后，平均單井日節(jié)電量達到86 kWh，55 臺高效節(jié)能開關(guān)磁阻電動機實現(xiàn)年節(jié)電172.645×104kWh，平均功率因數(shù)提高了0.332，平均系統(tǒng)效率提高了2.38%，平均有功功率下降了3.57 kWh，收到了良好的節(jié)能降耗效果。

表3 高效節(jié)能開關(guān)磁阻電動機前后節(jié)能效果前后對比情況

3）優(yōu)化電熱桿生產(chǎn)工藝措施，節(jié)電效果顯著。12 口電加熱井優(yōu)化措施前后節(jié)電效果統(tǒng)計見表4。

從表4 可以看出優(yōu)化電熱桿生產(chǎn)工藝措施后，12 口電加熱井日節(jié)電達8 223 kWh，其含水量、日產(chǎn)液量和日產(chǎn)油量略有上升，實現(xiàn)年節(jié)電達到300.139 5×104kWh，其節(jié)電效果提升顯著。

表4 12口電加熱井優(yōu)化措施前后節(jié)電效果統(tǒng)計

4）一體化提液降耗技術(shù)，能有效保持油井高效運行。根據(jù)注采對應(yīng)變化，供液能力、開發(fā)動態(tài)變化及時調(diào)整運行參數(shù)，連續(xù)跟蹤管理指標的變化。對分析為地層供液不足導(dǎo)致泵效低的油井，堅持“合理參數(shù)”生產(chǎn)的原則，優(yōu)化降低參數(shù)，保持注采平衡，供排協(xié)調(diào)，有效的減輕設(shè)備負荷，降低用電成本，提高泵效，優(yōu)化工況，能有效保持油井高效運行[10-11]。

4 綜合效益評價

4.1 項目投入

8 口油井防砂作業(yè)費用310.9 萬元，水井防砂2 口費用35.1 萬元，換管柱3 口作業(yè)費用24.8 萬元，12 口電加熱井加注分散解阻劑14 t，費用52 萬元，合計總投入費用422.8萬元。

4.2 產(chǎn)出效益

據(jù)統(tǒng)計，該項目年累增油量達到1 460 t，限液13.14 ×104t，節(jié)約注水量21.9×104t。增油效益，按每噸油價格2 000 元計算，則全年增油效益為292 萬元。節(jié)電效益，年節(jié)約注水量21.9×104t，實現(xiàn)年注水節(jié)電107.75×104kWh；年限液量達13.14 ×104t，實現(xiàn)提液節(jié)電63.62×104kWh；應(yīng)用55 臺高效開關(guān)磁阻電動機， 實現(xiàn)年節(jié)電172.645 ×104kWh；優(yōu)化電熱桿生產(chǎn)工藝措施，實現(xiàn)年節(jié)電300.139 5×104kWh。四項合計，項目年節(jié)電量達644.154 5×104kWh。

若電價1 kWh 按0.632 元計算，則產(chǎn)生年節(jié)電效益為407.105 6萬元。兩項效益合計，則產(chǎn)出年總效益可達699.105 6 萬元。項目投資回收期為：0.66年。

5 結(jié)束語

實踐證明，油井一體化提液降耗技術(shù)是一種集成化一體化降耗技術(shù)，老油田后續(xù)水驅(qū)階段開發(fā)單元面臨著高含水井比例大、平面注采不均衡、生產(chǎn)參數(shù)不合理及地面電動機配套設(shè)備能耗高和單元產(chǎn)量自然遞減率大等問題，通過實施油水井一體化優(yōu)化調(diào)整措施，化降低參數(shù)，保持注采平衡，供排協(xié)調(diào)，有效的減輕設(shè)備負荷，降低用電成本，提高泵效，優(yōu)化工況，采取限提并舉，合理調(diào)整注采結(jié)構(gòu)，能有效減緩單元自然遞減，可實現(xiàn)控水穩(wěn)油，有效限制無效產(chǎn)液、提升有效產(chǎn)液，提高單元開發(fā)水平，能有效保持油井高效運行；通過優(yōu)化配套地面設(shè)備措施和油井生產(chǎn)參數(shù)，能有效提高系統(tǒng)效率，有效提高能源利用率，降低提液能耗；通過實施優(yōu)化電熱桿生產(chǎn)工藝措施，強化電加熱井動態(tài)管理，實現(xiàn)增油節(jié)電效果。同時，積極完善相關(guān)配套油井管理制度，修訂完善油井管理獎懲制度實施辦法，對實施效果進行跟蹤評價和考核，激勵油田各開發(fā)單位推廣應(yīng)用油井一體化提液系統(tǒng)節(jié)能降耗技術(shù)，降低油田生產(chǎn)的耗電量，收到更好的節(jié)能降耗效果。