利用宏觀控制圖優化電潛泵井產量研究

張紅偉，江厚順，唐善法 (長江大學石油工程學院，湖北 荊州 434023)

利用宏觀控制圖優化電潛泵井產量研究

張紅偉，江厚順，唐善法 (長江大學石油工程學院，湖北 荊州 434023)

電潛泵井生產宏觀控制圖是根據油井生產和管理需要而繪制的圖件，可以反映電潛泵油井工作狀況。介紹了電潛泵油井生產宏觀控制圖的繪制原理，并通過繪制油井生產宏觀控制圖找出有生產潛力的油井。實際應用表明，利用該方法能夠優化電潛泵井產量，從而提高電潛泵井采油系統的管理水平以及經濟效益。

電潛泵井;宏觀控制圖;哈得油田;優化

電潛泵油井工況宏觀控制圖反映了油井的供液能力與抽油設備排液能力的匹配情況、泵效等情況，是油田電潛泵生產井管理中的重要圖件之一。筆者利用油井的電潛泵排量合理度和泵入口壓力等參數在圖中繪制油井的工作點，根據上述過程將油田所有油井都繪制在該圖上，并統計出各區塊的油井數目，從而得到該油田油井的宏觀工況數據。根據該圖找出有生產潛力的油井，通過調整相關參數(如電源頻率、調整電泵井管柱等)來優化電潛泵井的產量。

1 基本原理

繪制宏觀控制圖時，直接使用泵的排量合理度替代常規繪圖時泵的排量系數，使用泵入口壓力替代泵的相對流壓，這樣使計算結果更加接近電泵井的實際情況，從而減少計算誤差，具體原因如下：①計算相對流壓時需要計算井底流壓與靜水液注的比值，但由于電潛泵下入井下的位置在油層的上部，此處的壓力值與油井的井底流壓有很大的差距，不能真正反映電泵井的生產情況；②油井的井底流壓需要通過系統試井分析獲得，但不容易測量。相比之下，泵入口壓力更能反映泵的實際情況，而且更容易直接獲取。

泵的排量合理度是泵實際排量和理論排量的差與理論排量的比值，是反映油井、泵工作狀況的重要指標。對于同一區塊的油井, 考察每口油井泵入口壓力和排量合理度的關系, 能夠從整體上了解該區塊電潛泵油井的工況。根據泵入口壓力Pm與泵的排量合理度σ的物理關系，作出泵入口壓力與泵排量合理度的關系曲線，用同一衡量標準來評價電潛泵油井的工作狀況, 最終形成電潛泵油井工況宏觀控制圖[1]。

2 宏觀控制圖參數計算

電潛泵井生產系統工況分析就是通過分析揚程、排量、功率和效率等綜合性參數，判斷電潛泵井生產系統的工作狀態。其中，通過油井生產數據來確定揚程和排量，通過三相電壓、電源和功率因數來確定電機輸入功率，通過泵輸出功率與電機輸出功率可得到工作效率，最后通過井液粘度修正得到實際的揚程、排量、負荷和工作效率。將上述參數與電泵系統的額定揚程、排量、功率與工作效率進行比較來分析整個系統實際的工作狀況[2]。

由于電潛泵系統的泵入口到泵出口的壓力不斷增大，流體體積不斷減小，因而通過環空多相流方法可求得泵出口壓力，通過查詢電潛泵的性能曲線可求出泵的揚程，最后根據泵出口壓力和揚程求泵的入口壓力：

Pm=f(Pout,H)

(1)

式中，Pm為泵入口壓力,MPa；Pout為泵出口壓力,MPa；H為泵的揚程,m。

泵的排量合理度可以由泵效來計算：

σ=η-1

(2)

圖1 電潛泵井宏觀控制圖

(3)

式中，σ為電潛泵的排量合理度,%；η為泵效,%；Q實際為泵的實際排量,m3；Q理論為泵的理論排量,m3。

3 宏觀控制圖的繪制

繪制宏觀控制圖時，首先根據區塊內油井的生產情況來確定油井的平均動液面、平均排量等參數，再計算出每口油井的泵入口壓力、泵排量合理度，由此可以標出區塊內各油井的位置(見圖1)。

4 實例應用

4.1電潛泵油井工況劃分

表1 哈得油田電泵井宏觀診斷表

以哈得4油田為例，取氣油比50m3/t，當泵入口氣液比小于0.1m3/t時，舉升方面油井仍有提液潛力，對應壓力大于9.3MPa；泵入口氣液比大于0.25m3/t，對電潛泵生產不利，對應壓力小于5.8MPa。利用式(1)～(3)，據此結合泵排量合理度，將電潛泵井工況[3]分為產量潛力、產量合理、供液不足等9種工況(見表1)。

4.2宏觀控制圖制作

通過統計和計算，得到哈得4油田各區塊電潛泵油井的泵入口壓力以及排量合理度，然后把對應的油井工況繪入電潛泵井宏觀控制圖的圖版中，從而得到電潛泵井宏觀控制圖(見圖2)。

圖2 哈得4油田電潛泵井宏觀控制圖

4.3電潛泵井產量優化措施

通過繪制宏觀控制圖，根據工況選擇有生產潛力的電潛泵井，然后再通過調整相關參數進行產量優化。由圖2可以看出，處于“產量潛力、泵型合理區”的井占優很大比例，因而選取HD4-26H、HD4-11H、HD4-65H等8口有生產潛力的油井進行優化，優化方式是首先調整電源頻率，然后調整電潛泵井管柱。

1)調整電源頻率 對選取的8口有生產潛力的電潛泵井的電源頻率進行調整，由優化前的50Hz調整到60Hz，油田日增油明顯提高，其中最高日增油量達到40.07t (見圖3)。

2)調整電潛泵井管柱 電潛泵井管柱結構不合理不僅造成泵效率偏低，而且嚴重影響電潛泵運行壽命，因而應根據各單井的合理產能匹配合理的管柱結構。為此，對8口電潛泵井的管柱進行調整，調整后油井的增油效果明顯(見圖4)。

圖3 調整電源頻率后日增油量 圖4 調整電泵井管柱后日增油量

5 結 語

電潛泵井工況宏觀控制圖是是油田電潛泵生產井管理中的重要圖件之一，利用該圖找出有生產潛力的油井，再通過調整電源頻率、電泵井管柱等生產參數優化電潛泵井產量。現場應用表明，運用該方法能夠收到增產的效果，因而具有推廣應用價值。

[1]曾永鋒，李西軍，李玉明，等.電潛泵井生產宏觀控制圖的研制[J].內蒙古石油化工，2006，32(2)：85-87.

[2]韓修廷，辛舒臻.機械采油井管理水平宏觀控制圖[J].大慶石油地質與開發，1989，8(1)：63-68.

[3]黃曉，石步乾，范喜群,等.潛油電泵油井井下工況診斷技術簡介[J].油氣田測試，2000，9(4)：59-61.

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.09.023

TE355.5

A

1673-1409(2012)09-N066-02

2012-06-12

張紅偉(1986-)，男，2010年大學畢業，碩士生，現主要從事油氣田開發方面的研究工作。

[編輯] 李啟棟