能耗最低機采系統設計軟件應用實踐及效果

謝少波

(中國石化勝利油田分公司濱南采油廠，山東 濱州 256606)

油田進入開發的中后期階段后，產量遞減加快，增油條件變差，有桿泵抽油機數量增加，用電緊張狀況突出。據統計截至2009年12月，全廠油井平均系統效率為23.7%，比分公司平均系統效率(26.5%)低2.8%，提高機采系統效率的問題已經十分緊迫。2010年以來，采油廠引入能耗最低機采系統設計軟件對有桿泵井進行優化。

1 優化設計原理

該軟件是以“一種有桿泵機械采油工藝參數確定方法”發明專利為基礎[1］，采用Delphi7.0程序語言作為開發平臺，windows98版本以上的運行環境。

1.1 設計內容

該技術是通過開展能量分析，將有桿泵抽油系統輸入功率分為地面損失功率、粘滯損失功率、滑動損失功率、溶解氣膨脹功率、有用功率五部分并建立相應的函數關系。在油井產液量相對穩定的情況下，計算出不同參數組合所對應的輸入功率。優化設計是在保證油井產液量相對穩定的前提下，以輸入功率最低、系統效率最高為原則，優選最佳設計方案、最優技術和最優生產參數，以提高機采井運行質量與效率。利用“機采參數優化設計”軟件，主要優化設計的參數包括:泵徑、泵深、沖程、沖次、管桿最佳組合等。

1.2 優化設計原則

以油藏供液能力為依據，以各節點抽油設備的協調生產為設計原則，以提高油井產量和生產系統效率為目標，合理選擇機、桿、泵、管以及抽汲參數，保證整個抽油系統高效、安全生產。

1.3 設計步驟

假設條件:油井的生產液量相對穩定。即油井的動液面相對穩定(在一定的液量、動液面、油套壓的前提下)。

1)將各種管徑、各種桿柱鋼級、各種泵徑與各種泵掛(對應科學的桿柱組合)、各種沖程、各種沖次一一組合。每一種組合對應著一種機采系統效率，即對應著一種能量消耗和一種管、桿、泵的投入與年度損耗。

2)分別計算出每一種機采參數組合所對應的輸入功率，計算出每一種組合相應的所耗電費用，根據各種管桿、各種桿柱、各種泵的價格，計算出每一種組合相應的年度機械損耗，并考慮一次性投資的年利息。合計出每一組機采參數所對應的機采年耗成本。

3)以輸入功率最低者或年耗成本最低者為所選擇的機采參數，包括管徑、管長、桿柱鋼級、泵徑、泵掛深度、桿柱組合、沖程、沖次等。

2 優化設計軟件的應用情況

2.1 啟動階段

該階段只優化檢泵井，對新井、措施井暫時不優化。要求方案優化設計率達到100%，設計實施率達到25%以上。

根據油井的實際情況，主要對抽油機參數沖程、沖次、泵徑、泵掛、管桿柱組合、管徑等進行了優化。據優化設計結果，主要采取以下幾方面措施:

1)改變泵徑:針對供液情況。

2)調整泵掛深度:針對供液情況。

3)調沖程、沖次:依據長沖程、慢沖次的設計原則。

4)優化桿柱組合:采用兩級或三級桿柱組合，降低載荷，從而降低輸入功率。

2.2 推廣階段

該階段要求對全廠所有措施井、新井、維護井方案優化率100%，實施率100%，符合率大于70%。實施過程中采取健全規章制度、完善組織網絡等措施確保優化設計工作順利開展。

2.2.1 健全規章制度、完善組織網絡

采油廠成立了機采優化運行領導小組，并明確各小組成員的職責、任務，針對檢泵井周期短的實際，確保作業完井按機采優化設計書執行，要求有躺井必須在4 h內電話通知工藝所，12 h內出檢泵方案，工藝所接到檢泵方案后4 h內將優化方案編制出來。采油廠每季度召開一次協調會，認真聽取各小組成員的各項工作量實施進度、存在問題及工作建議，安排下步工作計劃，對實施過程中存在的問題積極協調解決，確保各項工作量按期保質保量完成。

2.2.2 實施網上開口

采用網上開口的辦法保證優化設計工作的順利開展。首先由礦地質隊向工藝所提供作業井的基礎數據，工藝所根據基礎數據，運用機采系統優化設計軟件對該井的機采參數進行優化，優化后的結果通過網上交流平臺反饋給礦地質隊，地質隊結合作業井的具體情況，對于優化結果中不合理的參數提出修改意見，最后通過地質隊與工藝所在交流平臺上的討論，得出最終的修正結果，將這個修正結果導入地質設計，地質所才能編寫該作業井的地質設計。通過網上開口，實現了沒有優化設計無法編寫地質設計;數據不準確不優化;優化結果不交流無法審批。

2.2.3 一井一策，提高優化的針對性

對新井、偏磨井、結垢井、結蠟井以及腐蝕井等特殊井，在優化的時候采取一井一策，將優化設計的主體由軟件轉變為設計人，以軟件為支撐，按照油藏、工藝、工程一體化原則，做好油井針對性優化。

對于新井和措施井，由于其基礎參數(如產液量、含水率、動液面以及油層物性等)無法準確提供，優化的時候采取的辦法是借用同區塊、同構造、同并組、同層位以及同措施的井的基礎數據，通過反復對比來修正并完善機采參數。

對于偏磨井的優化，首先應該掌握偏磨井情況，從偏磨井近三次作業原因分析入手，明確偏磨原因，結合目前的井身軌跡，掌握井斜變化。然后應用優化設計軟件對生產參數進行優化。

對于腐蝕結垢嚴重的井，在優化的時候首先是要掌握結垢、腐蝕的基本情況，明確作業原因，從而掌握該井對于采油參數的一些要求，比如泵的選擇，抽油機沖程、沖次的要求等，然后導入作業井的基礎數據，運用優化軟件對其進行優化，將得出的優化參數與腐蝕結垢井以往的治理工藝相結合，進一步提高腐蝕結垢井的泵效與系統效率。

3 實施效果

2010－2013年共優化油井2 832井次，共計實施措施14 160項，符合率75.8%。優化后泵效平均提高了6.6%，機采系統效率提高了5.3%，平均輸入功率降低了1.2 kw·h，平均單井日節約用電28.8 kw·h，取得了較好的節能降耗效果。

[1]鄭海金，鄧吉彬.能耗最低機采系統設計方法的研究及應用[J］.石油學報，2007(2):129－132.