外圍油田井口智能間歇抽油技術應用

董子明（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

目前，低滲透油田有較大部分油井運行效率較低，該類井低液面、低泵效、低產能，采用常規抽油機耗電大，系統效率一般小于10%，與全油田平均系統效率相差10個百分點以上[1]。為了降低消耗、提高這部分井的系統效率，開展了井口智能間歇抽油技術試驗。該技術可根據液面深度、液面恢復速度的變化自動設定合理的間抽時間，最大限度地將油井的抽汲參數與地層產能合理匹配，達到節能降耗的目的。

1 技術思路

智能間歇抽油的技術思路是采用地面卷揚機裝置，通過柔性鋼絲繩帶動密封抽子將井下液體長距離、大排量地提撈到地面管線，通過縮短抽油時間，智能化測試液面深度、液面恢復速度和產能，自動控制合理的間抽時間，最大限度地將油井的抽汲參數與地層產能合理匹配，達到節能降耗的目的。

2 裝置結構及工作原理

井口智能間歇抽油裝置由2部分構成：地面井口部分為鋼絲卷筒、排繩器、電動機、滑輪、井口支架及自動化智能裝置（圖1）；井下部分由鋼絲、抽子、油管、篩管等組成（圖2）。

圖1 地面結構簡圖

圖2 井下管柱

工作原理：通過鋼絲帶動井下抽子在油管內設定的深度上下運動，達到抽油目的。當抽油時，電動機反轉，抽子帶著鋼絲下行，當抽子到達液面時，重力傳感器感應到重力變化，深度傳感器感應出液面高度，此時抽子繼續下行至設置距離；當抽子到達設置距離時，電動機正轉，抽子上行；當抽子抽油上行至所設定的深度時，電路控制箱內的控制系統指揮電動機停止轉動，制動器制動，使鋼絲不再繼續上行。根據液面恢復速度確定設置抽子停止時間，等液面恢復一定高度后，電路控制箱內的控制系統指揮開啟制動器，同時使電動機反轉，抽子帶動鋼絲向下運動。當抽子到達液面時繼續下行到設置距離，電動機正轉抽子上行抽油。根據每次測得的液面深度的變化，電路控制箱內的控制系統自動增加或減少活塞停止時間，從而提高抽油效率[2]。

抽子下行到設置距離要上行時，重力傳感器所感應到的質量就是此次抽油的產量。重力傳感器將感應到的信號傳給電路控制箱內的存儲系統，電路控制箱內的存儲系統存儲每次抽油的產量，從而可得到每天此井的產量及此井每天的平均液面深度。井下液體抽到小四通后進入輸油干線。

3 現場試驗效果

試驗井178-82為1口正常運轉的抽油機井（圖3）。該井試驗前機型為CYJ5-2.7-26B，驅動電動機采用低轉速節能電動機，額定轉速492r/min，電動機型號為YCD280-12，額定功率15kW。生產方式為24h連續運轉，下泵深度888.74m，泵徑φ38mm，沖程2.185m，沖速5min-1。正常生產時日產液4.0t，日產油0.4t，綜合含水90.7%，沉沒度382.7m，測試日耗電89.26kWh。

圖3 井178-82裝置

2007年8月19—22日，該井轉為試驗井（表1）。智能抽油裝置設定撈油軟柱塞下入最大深度為800m，設計鋼絲繩起下速度均為0.7m·s-1，設計間抽時間為2h；每天提撈8次，最長運轉時間15天，液位波動范圍在0～320m之間；日產液3.5t，日耗電37.4kWh，節電率58.1%。

表1 井口智能間歇抽油技術試驗效果對比

4 取得階段成果

1）采用全井筒撈油，可有效減少抽吸次數，正常生產后無需清蠟（圖4、圖5）。軟柱塞皮碗最大壽命15天，最大運行距離1.2×104m。在抽子下入500m時，采用液面恢復法測試日產液3.5t，液位深度206.7m，平均漏失量達到84.0%。

圖4 使用前后皮碗對比

圖5 軟柱塞抽子

2）采用鋼絲繩代替普通抽油桿，降低桿柱質量69%，電動機的裝機功率只有7.5kW，與原抽油機裝配電動機功率15kW相比，額定功率下降一半。

3）采用軟件智能控制間歇生產時間，使提撈次數與油井地層供液能力相匹配，使生產制度更合理，提高了抽汲效率，實現節能降耗。

4）裝置具有防盜自動報警功能及無線通訊功能。當裝置出現故障停機、停電、偷盜、破壞時，現場發出警報，并立即通過內置的通信裝置自動發出短信息通知管護人員采取措施。

5）設計通過井下抽子下行探測液面，利用井口重力傳感器感應到鋼絲繩應力變化、深度傳感器感應出每次抽油后液面深度變化，計算出每次井下液面的變化。

6）井下管柱采用特殊加工小間隙油管（油管對接處絲扣間隙為3～5mm），降低了軟柱塞皮碗的磨損。軟柱塞皮碗的壽命由10天提高到15天。

5 經濟效益預測

該裝置使用期按10年計算，則經濟效益預測依據如下：

投入費用：

◇每臺抽油裝置直接費用17.0萬元；

◇每臺抽油機每年的維護費用為0.5萬元，10年為5.0萬元。

10年合計投入費用22.0萬元。

產出效益：

1）10年單井節省作業費用21萬元。智能間歇抽油裝置常年無需檢泵作業，只需定期將抽子提出井口，更換抽子皮碗。抽油機檢泵周期按2年計算，10年檢泵5次，節省檢泵費用21萬元。

2）10年單井節省清蠟費用4.0萬元。智能間歇抽油裝置抽油方式為抽子在全部井下油管內長距離運行，不存在油管內結蠟問題，無需清蠟車清蠟作業。目前全廠年平均單井清蠟4次，每次0.1萬元。

3）10年節省能耗費用10.0萬元。智能間歇抽油裝置設計間抽時間為2h，每天提撈8次，日耗電37.4kWh，節電率58.1%，預計年節電1.8172×104kWh，年創效益1.0萬元。預計10年產出總效益35萬元。

投入產出比為22/35=1∶2.7。

6 幾點認識

1）該技術改變了原有抽油機全日制運行模式，實現了智能間歇抽油。由于抽油裝置存在著軟柱塞結構不完善、排繩器設計不合理等問題，需要進一步改進和試驗。

2）該裝置具有遠程通訊傳輸及防盜報警、自動監控等功能。通過不斷完善軟件后，可實現自動計量、液位自動監控、合理匹配抽汲參數功能，最大限度降低消耗，提高整機運行效率。

3）該技術采用涂有復合材料的鋼絲代替抽油桿，沒有抽油桿、抽油泵，負荷減小，無偏磨現象，有效降低了防砂、防蠟、偏磨、桿斷等作業費用。

[1]張琪.采油工程原理與設計[M].山東東營:石油大學出版社,2000:135-141.

[2]羅英俊,萬仁溥.采油技術手冊[M].北京:石油工業出版社,2000:61-102.