聚驅井增產措施后高耗能治理方法探討

翟茜茜（大慶油田有限責任公司第五采油廠）

某油田現有聚驅井301 口，約占全部機采井總數的16%，從2018年以來，年均有效增產措施占總有效措施的41.6%。增產的同時帶來的高耗電成為近兩年機采耗電居高不下的原因之一。以下選取一口壓裂效果顯著的聚驅抽油機井作為措施后高耗能治理研究對象，試圖尋求降低耗電量的方法。

1 聚驅井措施后沉沒度調整

A 井是2015 年12 月投產的一口聚驅井，位于某聚驅工業(yè)區(qū)塊。投產初期日產液77.9 t，日產油2.3 t，后通過連通水井調整方案，日產液達到134 t，生產至2019年9月時發(fā)生抽油桿斷脫，但發(fā)生泵況前該井產液已降至28 t，降幅距峰值時對比已達79%，此時采聚濃度為21 mg/L，綜合含水83.2%，符合壓裂增產選井條件，遂于2019 年10 月結合檢泵時機對該井實施了多裂縫壓裂，A井壓裂前后效果對比見表1。

由這口井可以看出聚驅井壓裂后產液突增，且聚合物濃度上升較快。隨著聚合物濃度的增加，系統中混合流體的流動特性變差，表現為地層中的滲流阻力增大；同時抽油桿管的摩擦阻力變大，這會導致地面負荷增大[1]。

系統效率公式：

式中：η為系統效率；Q為油井日產液量，m3/d；Hm為油井沉沒度，m；L為泵掛深度，m；ρ為產出液密度，kg/m3；g為重力加速度，g為9.8 m/s2；Po為井口油壓，MPa；pt為井口套壓，MPa；pi為輸入功率，MPa。

從公式1可以看出抽油機系統效率與沉沒度呈反相關，從系統效率角度考慮，若要提高系統效率，就要盡可能在保證泵沉沒壓力的前提下，降低沉沒液面[2]。

根據開發(fā)需求，確定該井流壓范圍4.5～5.5 MPa，綜合考慮泵效和能耗因素，在保證產量要求前提下，以供排協調為原則，需要降低該井沉沒度和優(yōu)化地面參數[3]。因此于2019 年12 月12 日將該井沖程調大至4.2 m，日產液增至154 t，流壓降至6.66 MPa，采出液濃度升至81 mg/L，2020年3月再次調大地面參數，將沖次調至7.5 次/min，流壓降至4.97 MPa，沉沒度降至427.7 m[4]。

表1 A井壓裂前后效果對比

2 機型選擇方案制定

A井壓裂后周圍四口連通水井配注方案整體上調，平均全井配注從70 m3上調至90 m3，日產液增幅較大，泵效始終高于77%，2020年6月借桿斷檢泵時機換大泵徑至83 mm，日產液增至178 t，載荷利用率78.43%，抽汲設備能否滿足油井產能的要求需要論證[5]。因此開展了機型選擇方案制定。不同機型的懸點最大、最小載荷預測：

步驟一： 計算出已知抽油桿截面積、桿重、液柱重，公式如下：

步驟二：不同機型設定下的最大載荷、最小載荷計算，設機型為10型抽油機時公式如下：

步驟三：預測不同機型的載荷利用率，A 井不同機型選擇下載荷利用率預測見表2。

表2 A井不同機型選擇下載荷利用率預測

從表2可以看出，預裝14型抽油機的載荷利用率較低，且電動機的裝機功率需求較大，10型抽油機相比14 型更能充分發(fā)揮設備潛力，能夠完全滿足措施后產能需求。因此，從節(jié)能和成本角度出發(fā)，決定繼續(xù)使用10型抽油機。

3 增產后高耗能治理措施

伴隨著壓裂后一系列放產措施帶來的產液量顯著增加，A井的機采耗電也出現了大幅增長，日耗電量較投產初期增幅約187%，單耗增幅約14.9%，成為典型的高產液量、高耗電動機采井，A井歷年能耗測試情況見表3。

分析耗電上升原因主要有：一是日產液上升1.5 倍，增加舉升耗電；二是舉升高度上升1.1 倍，增加舉升耗電；三是采聚濃度586 mg/L，上升27倍，黏度變大增加桿管摩擦損耗；四是抽油機電流平衡比48.9%，平衡度不夠增加機械摩擦損耗，存在電動機做負功現象。

對此初步制定了兩個治理方向：與地質結合，在保證產量的前提下合理調小參數；與生產實際結合，在保證安全的前提下科學調平衡。

3.1 抽汲參數選擇

與地質部門結合后，該井確定可以調小參數生產。為了使該井在合理區(qū)生產，泵效要保證在40%～75%[6]。據此，從6 種參數組合里選定3 種滿足泵效合理區(qū)間的組合。在滿足油井產量的前提下，選擇能耗較低的參數匹配，采用長沖程、低沖次進行生產的原則[7]，最終確定沖程4.2 m，沖次5 次/min為最佳優(yōu)選方案，并于2020 年7 月1 日調整完畢，A井地面抽汲參數方案見表4。

表3 A井歷年能耗測試情況

表4 A井地面抽汲參數方案

表5 A井壓裂換大泵后能耗治理情況

3.2 平衡度調整

A 井2020 年7 月1 日調小參數后，電流平衡比由48.9%升至80.1%，但通過系統效率測試發(fā)現有功負值率為8.9%，負功依然存在。對此，結合該隊春檢設備維保進度安排，參考油氣顯示分析儀建議，在2020 年7 月17 日通過功率平衡法對該井實施平衡調整，A井調小參后有功電參曲線見圖1。

圖1 A井調小參后有功電參曲線

3.3 高能耗治理效果

通過實施一系列措施后，A井能耗治理效果顯著：日耗電下降269.8 kWh，單耗下降1.13 kWh/t，功率因數提高0.051，系統效率上升26.86 個百分點，A 井壓裂換大泵后能耗治理情況見表5，系統做負功情況消失，功率法調平衡后電參曲線見圖2，截止11 月初共節(jié)省電費1.5 萬元，取得了良好的經濟效益。

圖2 功率法調平衡后電參曲線

4 結論與認識

1）聚驅抽油機井要綜合考慮因采出液濃度增加而導致流動特性變差等生產特點[8]，在保證產量要求的前提下，以供排協調為原則，從系統效率角度出發(fā)，適當降低沉沒度，平衡泵效和能耗的關系。

2）增產措施后的油井是否需要換大抽汲設備需要做詳細論證，避免裝機過大造成浪費[9]。

3）選擇合理的工作制度可以提高電流平衡比，但電流平衡比不能完全反映出電動機是否做負功。

4）功率法調平衡能有效改善抽油機作負功情況，同時可以降低耗電，提升整體系統效率[10]。