薩北油田過(guò)渡帶低產(chǎn)井間抽治理方法實(shí)踐及評(píng)價(jià)

孟澤天 于艷暉 王永強(qiáng)（大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠）

1 現(xiàn)狀

薩北油田過(guò)渡帶低產(chǎn)能油井較多，油井的排液能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于供液能力，平均單井產(chǎn)液23t/d，泵效低，產(chǎn)量低、液面深，正常工作時(shí)嚴(yán)重供液不足。采取最小的抽汲參數(shù)組合仍無(wú)法改善不合理供、排現(xiàn)狀，由于液面過(guò)深，桿、管斷脫問(wèn)題比例高，抽油泵空磨現(xiàn)象嚴(yán)重，增大了機(jī)、泵、桿的損壞概率[1-2]。

針對(duì)這部分低產(chǎn)井，從分析摸索低產(chǎn)能抽油機(jī)井生產(chǎn)規(guī)律出發(fā)，實(shí)施不停機(jī)間抽采油試驗(yàn)，以及動(dòng)態(tài)連續(xù)控液面生產(chǎn)試驗(yàn)，有效提高油井生產(chǎn)管理水平，節(jié)省大量生產(chǎn)用電，降低生產(chǎn)運(yùn)維投入成本。

2 間抽方式

2.1 人工間抽控制方法

人工間抽方法主要是摸索合理間抽規(guī)律，確定泵抽時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)。正常泵抽時(shí)液面下降及停井后液面恢復(fù)曲線見(jiàn)圖1。根據(jù)油井動(dòng)液面變化曲線，按油井泵效大于或等于30%時(shí)的合理流壓，即油井產(chǎn)量和地層滲流產(chǎn)量都保持較高的數(shù)值，以此可確定合理間抽的啟機(jī)和停機(jī)時(shí)刻，從而確定該井合適的運(yùn)行時(shí)間[3]。

圖1 正常泵抽時(shí)液面下降及停井后液面恢復(fù)曲線

間抽工作制度的確定標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)泵抽產(chǎn)量隨時(shí)間的變化曲線、沉沒(méi)度隨時(shí)間的變化曲線、液面恢復(fù)曲線確定油井的間抽工作制度，確定原則為泵效大于40%。當(dāng)油井的供液能力發(fā)生變化時(shí)，當(dāng)油井日產(chǎn)液的變化大于30%，排除泵況變差影響，可重新確定間抽制度。通過(guò)合理確定間抽條件和時(shí)間，能保證產(chǎn)液不降。實(shí)施人工間抽97口井，初期平均運(yùn)行時(shí)間為13h，二次間抽調(diào)整后每天運(yùn)行時(shí)間11h，優(yōu)化調(diào)整后累計(jì)運(yùn)行134天，與不間抽相比，年累節(jié)電94×104kWh。低產(chǎn)能抽油機(jī)井人工間抽運(yùn)行參數(shù)及效果見(jiàn)表1。

表1 低產(chǎn)能抽油機(jī)井人工間抽運(yùn)行參數(shù)及效果

2.2 抽油機(jī)不停機(jī)間抽采油方法

實(shí)施傳統(tǒng)間抽制度，受長(zhǎng)期停機(jī)、油藏性質(zhì)影響，再次啟抽時(shí)易發(fā)生井下管柱、泵蠟堵，以及電動(dòng)機(jī)故障頻發(fā)等問(wèn)題。不停機(jī)間抽采油方法采取曲柄地上擺動(dòng)而井下桿柱不動(dòng)的方式，取代傳統(tǒng)間抽生產(chǎn)中停機(jī)靜止的方式。當(dāng)油井供液能力不足時(shí)，抽油機(jī)曲柄可在指定或允許的范圍內(nèi)保持小幅擺動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)油井供液能力滿足起抽條件時(shí)，油井直接啟動(dòng)，此時(shí)曲柄通過(guò)多次往復(fù)擺動(dòng)方式能夠使電動(dòng)機(jī)達(dá)到正常轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)無(wú)沖擊柔性啟動(dòng)運(yùn)行[4-5]。

現(xiàn)場(chǎng)需先測(cè)試錄取抽油機(jī)停機(jī)后待液面完全恢復(fù)情況，取動(dòng)液面最高值，再啟抽直至液面不再下降，同時(shí)按頻次監(jiān)測(cè)采集液面和電動(dòng)機(jī)有功功率變化；當(dāng)動(dòng)液面從最深開(kāi)始恢復(fù)，同樣定時(shí)測(cè)試動(dòng)液面深度，直至液面穩(wěn)定。由此可以根據(jù)液面恢復(fù)情況以及啟抽后液面變化，計(jì)算不停機(jī)間歇采油的運(yùn)行周期，從而確定擺動(dòng)時(shí)間和抽油時(shí)間，并最終實(shí)現(xiàn)供采平衡。

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)1#抽油機(jī)井進(jìn)行不停機(jī)間抽試驗(yàn)。首先進(jìn)行液面恢復(fù)及液面下行抽汲測(cè)試。動(dòng)液面恢復(fù)曲線見(jiàn)圖2，動(dòng)液面由861m恢復(fù)至601m時(shí)，動(dòng)液面基本保持穩(wěn)定，用時(shí)7h。從圖3可以看出，動(dòng)液面由492m下行至807m，用時(shí)7h，沉沒(méi)度由458m變化至143m，此時(shí)泵效變差，抽油機(jī)井運(yùn)行效率最低。

圖2 動(dòng)液面恢復(fù)曲線

圖3 1#不停機(jī)間抽井動(dòng)液面下行變化曲線

根據(jù)液面恢復(fù)及下行變化情況，制定不停機(jī)間抽制度：以30min為一個(gè)運(yùn)行周期，擺動(dòng)時(shí)間為8min，抽油時(shí)間為22min。

從常規(guī)間抽與間抽采油動(dòng)液面波動(dòng)變化曲線（圖4）可以看出，間抽分布密集程度決定了動(dòng)液面的波動(dòng)范圍，按需劃分合理的間抽密度，即可將動(dòng)液面控制在合理的范圍內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)沉沒(méi)度和流壓的穩(wěn)定控制[6]。

圖4 1#井間歇采油與常規(guī)采油時(shí)動(dòng)液面變化對(duì)比曲線

2.3 變頻控液面連續(xù)采油技術(shù)

研究表明，在抽油機(jī)井每個(gè)沖程運(yùn)行過(guò)程中，合理進(jìn)行變速運(yùn)行能夠降低懸點(diǎn)載荷峰值，減小懸點(diǎn)載荷的波動(dòng)[7]。控液面連續(xù)采油方法就是在對(duì)油井液面、載荷與能耗變化對(duì)比測(cè)試基礎(chǔ)上，通過(guò)伺服控制油井運(yùn)行中合理變速自動(dòng)調(diào)整沖次，逐步找到液面上升下降規(guī)律，從而保證合理動(dòng)液面下供排關(guān)系的穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)油井連續(xù)運(yùn)行不停機(jī)[8]。

現(xiàn)場(chǎng)伺服控制系統(tǒng)主要用PID算法進(jìn)行伺服自動(dòng)調(diào)整控制[9-10]。以2#井為例，該井屬于過(guò)渡帶嚴(yán)重供液不足井。沖次由前期5次/min逐級(jí)調(diào)整到1.5次/min附近運(yùn)行，約4h做出第一次調(diào)整，可達(dá)到預(yù)設(shè)合理液面，48h左右最終可穩(wěn)定在700m±20m，2#井液面自動(dòng)控制時(shí)液面趨向水平曲線見(jiàn)圖5。

圖5 2#井液面自動(dòng)控制時(shí)液面趨向水平曲線

在初始運(yùn)行時(shí)，初始沖次選擇正常生產(chǎn)時(shí)的5次/min，經(jīng)過(guò)5h自動(dòng)變速調(diào)整，沖次保持在1.3次/min左右，對(duì)應(yīng)油井動(dòng)液面保持不變，運(yùn)行6h后，沖次在1.15次/min左右，油井供排關(guān)系達(dá)到穩(wěn)定，2#井液面自動(dòng)控制控時(shí)沖次自動(dòng)調(diào)整曲線見(jiàn)圖6。

圖6 2#井液面自動(dòng)控制控時(shí)沖次自動(dòng)調(diào)整曲線

通過(guò)控液面生產(chǎn)后產(chǎn)液為24.1t/d，增產(chǎn)23%。變速運(yùn)行后最低有功功率3.7kW，與常規(guī)運(yùn)行相比降低6.3kW，日節(jié)電151.2kWh。

3 三種治理方法效果評(píng)價(jià)

人工間抽方法可根據(jù)油井產(chǎn)量、沉沒(méi)度隨時(shí)間的變化情況，保證供液不足時(shí)的油井液面有效恢復(fù)，保證油藏的有效供給，與正常運(yùn)行相比，單井節(jié)電50.6kWh，有功節(jié)電率27.0%。該方法不需設(shè)備投入，但是人工成本高，無(wú)法根據(jù)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)情況進(jìn)行啟停控制，油井設(shè)備重新啟動(dòng)時(shí)沖擊嚴(yán)重，實(shí)際管理難度大，工作制度難以保證執(zhí)行到位。

不停機(jī)間抽采油方法以擺動(dòng)與整周運(yùn)行組合的方式為主的，克服傳統(tǒng)間抽管理弊端，無(wú)需人工啟停，能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)停機(jī)的不足，避免了因長(zhǎng)期停機(jī)、油藏性質(zhì)影響而導(dǎo)致的井下管柱、泵蠟堵，以及電動(dòng)機(jī)故障問(wèn)題。啟抽過(guò)程時(shí)負(fù)荷輕，消除了啟動(dòng)沖擊，不會(huì)造成設(shè)備損傷和電網(wǎng)沖擊。與正常運(yùn)行相比，單井節(jié)電95.7kWh，有功節(jié)電率51.1%。

變速控液面連續(xù)采油方法通過(guò)多次對(duì)液面、載荷與能耗變化對(duì)比測(cè)試，找到液面上升下降規(guī)律，通過(guò)自動(dòng)調(diào)整油井變沖次運(yùn)行，保證液面穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)油井連續(xù)運(yùn)行不停機(jī)。該方法能夠保證油井始終處于協(xié)調(diào)的供排關(guān)系，保證較高的泵效與能效水平，與正常運(yùn)行相比，單井節(jié)電98.4kWh，有功節(jié)電率52.5%，并且直接消除了啟動(dòng)時(shí)安全隱患。多種間抽優(yōu)化治理方法效果對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 多種間抽優(yōu)化治理方法效果對(duì)比

從三種方式運(yùn)行能耗對(duì)比看，不停機(jī)間抽與變速控液面連續(xù)采油效果好于人工間抽方式，與人工間抽相比，能保證產(chǎn)量不降，日節(jié)電分別為33%和35%，系統(tǒng)效率分別提高8.2和10.1個(gè)百分點(diǎn)，節(jié)能降耗效果顯著，同時(shí)也大幅度降低了生產(chǎn)管理難度和員工勞動(dòng)強(qiáng)度。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

從不斷提高高含水油田經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量出發(fā)，低產(chǎn)液井應(yīng)根據(jù)油井產(chǎn)量、流壓關(guān)井恢復(fù)情況摸索合理的間抽方法，合理的間抽生產(chǎn)制度能確保穩(wěn)定供排協(xié)調(diào)關(guān)系。從保證產(chǎn)量、降低能耗角度出發(fā)，不停機(jī)間抽采油方法、變速動(dòng)液面連續(xù)控制采油是今后低產(chǎn)井治理的有效手段，可有效解決過(guò)渡帶地區(qū)油藏低產(chǎn)能井供液能力差的問(wèn)題，在不影響油井產(chǎn)量、保證安全生產(chǎn)的同時(shí)，能有效降低日耗電水平，提高系統(tǒng)效率，同時(shí)也能大幅度降低生產(chǎn)管理難度和員工勞動(dòng)強(qiáng)度，可作為今后低產(chǎn)能井治理的主要手段。