抽油機(jī)機(jī)型優(yōu)化匹配互調(diào)工藝設(shè)計

寧　倩（大慶油田勘探開發(fā)研究院）

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抽油機(jī)機(jī)型優(yōu)化匹配互調(diào)工藝設(shè)計

寧倩（大慶油田勘探開發(fā)研究院）

針對喇嘛甸油田部分抽油機(jī)井機(jī)型不匹配，機(jī)采系統(tǒng)抽汲參數(shù)匹配難度大，檢泵率升高，載荷利用率低，能耗高的問題，開展了抽油機(jī)井機(jī)型優(yōu)化匹配互調(diào)工藝設(shè)計現(xiàn)場試驗(yàn)，它包括機(jī)型動態(tài)調(diào)整設(shè)計，以整機(jī)及基礎(chǔ)互換的形式對調(diào)，結(jié)合檢泵優(yōu)化抽油機(jī)機(jī)型、泵型及生產(chǎn)參數(shù)。以喇4-3036與喇8-F311井為例，通過現(xiàn)場試驗(yàn)后，平均單井系統(tǒng)效率提高24.08%，平均百米噸液耗電下降1.545 kWh，從而達(dá)到提高抽油機(jī)井產(chǎn)能，延長檢泵周期，降低產(chǎn)液單耗的目的。

抽油機(jī)井優(yōu)化匹配工藝設(shè)計

喇嘛甸油田經(jīng)過40多年的開發(fā)，目前已進(jìn)入開發(fā)后期。油田油井具有高含水、聚合物黏度大、開采層系不斷調(diào)整等特點(diǎn)，產(chǎn)能結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本性的變化。不僅導(dǎo)致部分抽油機(jī)井機(jī)型不匹配，機(jī)采系統(tǒng)抽汲參數(shù)匹配難度大，檢泵率升高，載荷利用率低（57.28%），能耗高（噸液耗電平均為4.08 kWh）的問題，而且采用常規(guī)建設(shè)模式，投資高、效益差。

1　試驗(yàn)的目的和技術(shù)特點(diǎn)

1.1現(xiàn)場存在的問題分析

1）常規(guī)機(jī)型設(shè)計按照老區(qū)油井選型方法，常規(guī)采油工程方案設(shè)計一般根據(jù)地質(zhì)預(yù)產(chǎn)進(jìn)行機(jī)型、泵型、電動機(jī)配置的設(shè)計預(yù)案，而不是根據(jù)試油測井參數(shù)進(jìn)行設(shè)計。在選擇機(jī)型時重點(diǎn)考慮生產(chǎn)后期產(chǎn)液量會增大，動態(tài)調(diào)整載荷會隨之增加，導(dǎo)致抽油機(jī)載荷利用率也隨之增加，因此選取參數(shù)時盡量用大參數(shù)來選擇機(jī)型。

2）機(jī)型匹配不合理，存在高能耗。從運(yùn)行的角度出發(fā)，抽油機(jī)井的運(yùn)行合理載荷、扭矩利用率在40%～80%之間［1］。統(tǒng)計全廠2025口抽油機(jī)井，其中953口井載荷、扭矩不在該區(qū)域，占統(tǒng)計井?dāng)?shù)的47.06%。

統(tǒng)計喇嘛甸油田主要運(yùn)行機(jī)型能耗情況，詳見表1。當(dāng)抽油機(jī)井機(jī)型載荷與扭矩在合理范圍內(nèi)時，系統(tǒng)效率最高，百米噸液耗電最低。

表1　抽油機(jī)機(jī)型能耗對比

3）參數(shù)調(diào)整受限。由于抽油機(jī)配置偏大或者偏小，造成設(shè)備參數(shù)調(diào)整受到限制，14型抽油機(jī)在用情況見表2。

表2　14型抽油機(jī)在用情況

統(tǒng)計全廠183口14型抽油機(jī)，平均產(chǎn)液小于100 t/d的井有109口，其中有17口井泵型為57；最小沖速已調(diào)至2.5 min-1，平均日產(chǎn)液僅為31 t。如果將沖速調(diào)整到4 min-1以下，需要更新或改造電動機(jī)及控制設(shè)備，投入費(fèi)用較高，詳見表3。

表3　10-3-53型抽油機(jī)在用情況

統(tǒng)計全廠442口10-2-53型抽油機(jī)，平均產(chǎn)液大于110 t/d井有58口，其中25口井泵型已調(diào)整為83、95，沖速6.5 min-1；而沖速大于7.5 min-1的有35口井，問題比較嚴(yán)重。

4）高沖速導(dǎo)致檢泵率升高。由于機(jī)型限制，部分井存在沖速較高，從而導(dǎo)致桿管偏磨、泵況易變差等檢泵問題，且高沖速井能耗高，詳見表4。

表4　交變載荷隨沖速變化情況

隨參數(shù)增大偏磨斷脫檢泵率升高，其中沖速高于8 min-1抽油機(jī)井檢泵率高達(dá)37.3%。

5）載荷扭矩利用率低，且部分機(jī)型存在安全隱患。

統(tǒng)計全廠2200口抽油機(jī)井載荷使用情況，平均載荷利用率僅為53.58%，其中262口載荷偏大的抽油機(jī)井存在生產(chǎn)安全隱患，詳見表5。

通過分析抽油機(jī)在用情況，目前現(xiàn)場由于地質(zhì)動態(tài)調(diào)整、加密井不斷增多導(dǎo)致抽油機(jī)井機(jī)型不匹配的問題比較突出。通過開展抽油機(jī)井機(jī)型優(yōu)化匹配互調(diào)工藝設(shè)計現(xiàn)場試驗(yàn)，可以很好地解決現(xiàn)場參數(shù)調(diào)整受限、檢泵問題嚴(yán)重的問題，又可以使抽油機(jī)井的載荷、扭矩在一個合理的工作區(qū)間，達(dá)到機(jī)型、泵型、生產(chǎn)參數(shù)的最佳組合，最終達(dá)到抽油機(jī)井能耗最低、系統(tǒng)效率最高的目的［2］。

表5　抽油機(jī)機(jī)型負(fù)載情況統(tǒng)計

1.2技術(shù)特色

針對現(xiàn)場抽油機(jī)井機(jī)型不匹配的問題進(jìn)行機(jī)型動態(tài)調(diào)整設(shè)計，根據(jù)實(shí)際情況，采取不增加成本投入，整機(jī)及基礎(chǔ)互換的形式進(jìn)行對調(diào)；針對地質(zhì)產(chǎn)量、生產(chǎn)參數(shù)等情況，結(jié)合檢泵，進(jìn)行整體參數(shù)優(yōu)化，優(yōu)化泵型及生產(chǎn)參數(shù)，從而達(dá)到機(jī)型、泵型、生產(chǎn)參數(shù)的最佳組合。

表6　喇4-3036井生產(chǎn)參數(shù)

表7　喇4-3036 井井下參數(shù)

2　措施前油井生產(chǎn)基礎(chǔ)資料及存在問題

2.1喇4-3036井概況

喇4-3036井基本生產(chǎn)參數(shù)、井下參數(shù)、檢泵情況如表6、表7、表8所示。

該井存在的問題：

1）機(jī)型偏小，參數(shù)優(yōu)化受限。該井日產(chǎn)量比較高，動液面在井口，生產(chǎn)參數(shù)已經(jīng)達(dá)到滿參，且存在一定的上產(chǎn)空間。

2）該井能耗較高，百米噸液耗電達(dá)3.39 kW。

3）由于長期高沖速、滿負(fù)荷運(yùn)行，導(dǎo)致檢泵周期短，平均檢泵周期僅為1年。

2.2喇8-F311井概況

喇8-F311井基本生產(chǎn)參數(shù)、井下參數(shù)、檢泵情況如表9、表10所示。

該井2007年投產(chǎn)以來，運(yùn)行平穩(wěn)，平均2.5年檢泵1次。

該井存在的問題：

1）機(jī)型偏大，參數(shù)優(yōu)化受限。該井日產(chǎn)量比較低，動液面深，生產(chǎn)參數(shù)已經(jīng)調(diào)至最低。

2）該井能耗較高，百米噸液耗電達(dá)1.36 kWh。

表8　喇4-3036檢泵情況

表9　喇8-F311井生產(chǎn)參數(shù)

表10　喇8-F311井井下參數(shù)

表11　喇4-3036井優(yōu)化設(shè)計方案

表12　8-F311井優(yōu)化設(shè)計方案

3　設(shè)計方案論證

1）針對喇4-3036井情況，制定幾種優(yōu)化設(shè)計方案，詳見表11（泵效60%、沉沒度400 m計算），優(yōu)選方案3。

2）針對喇8-F311井情況，制定幾種優(yōu)化設(shè)計方案，詳見表12（泵效60%、沉沒度300 m計算），優(yōu)選方案2。

表13　機(jī)型互換前后參數(shù)對比

圖1　喇4-3036井示功圖前后對比

圖2　喇8-F311井示功圖前后對比

3）抽油機(jī)機(jī)型優(yōu)化匹配互調(diào)工藝設(shè)計。喇4-3066井與喇8-F311井結(jié)合檢泵，分別進(jìn)行整體參數(shù)優(yōu)化設(shè)計，優(yōu)化泵型及生產(chǎn)參數(shù)，分別優(yōu)選方案3和方案2。再實(shí)行整機(jī)及基礎(chǔ)互換的形式優(yōu)化匹配機(jī)型，從而達(dá)到地下地面立體優(yōu)化設(shè)計。

4　施工執(zhí)行情況及測試監(jiān)測結(jié)果分析

4.1現(xiàn)場實(shí)施情況

2014年7月10日結(jié)合檢泵對喇8-F311井進(jìn)行換小泵，9月17日結(jié)合檢泵對喇4-3066井進(jìn)行換大泵調(diào)整。2014年9月20日對2口井實(shí)施整機(jī)及基礎(chǔ)匹配互換，再對2口井進(jìn)行沖程、沖速方案優(yōu)化。

4.2測試前后結(jié)果對比

能耗數(shù)據(jù)前后對比情況詳見表13，示功圖前后對比情況詳見圖1、圖2。

4.3措施后效果分析

喇4-3066井與喇8-F311井抽油機(jī)機(jī)型優(yōu)化匹配互調(diào)工藝設(shè)計取得一定的效果。優(yōu)化調(diào)整后平均單井系統(tǒng)效率提高24.08%，平均百米噸液耗電下降1.545 kWh。

喇4-3036井日增液97 t，按含水98%計算日增油1.94 t，沖速下降了3 min-1，百米噸液耗電下降2.78 kW，動液面下降390 m，系統(tǒng)效率提高41.13%；載荷、扭矩利用率分別提高了28.3%和64.82%。

喇8-F311井產(chǎn)液變化很小，動液面回升204 m，有功功率下降7.58 kW，百米噸液耗電下降0.31 kWh，系統(tǒng)效率提高7.03%；載荷、扭矩利用率分別提高了24.58%和31.49%。

5　結(jié)論

1）挖掘產(chǎn)能潛力。可使部分調(diào)整井增液上產(chǎn)，挖掘產(chǎn)油潛力。

2）保障生產(chǎn)運(yùn)行。合理匹配機(jī)型、泵型、生產(chǎn)參數(shù)，且優(yōu)化匹配機(jī)型時間短，對產(chǎn)量影響小。

3）降低運(yùn)行能耗。保證產(chǎn)量不變的情況下，降低油井沖速，達(dá)到降低產(chǎn)液單耗、提高系統(tǒng)效率的目的。

4）消除安全隱患。針對部分長期存在載荷、扭矩超載現(xiàn)象的抽油機(jī)井，實(shí)施機(jī)型優(yōu)化，可消除優(yōu)化井的安全隱患。

5）延長檢泵周期。大幅度地降低沖速，可以減少桿不下、桿管偏磨等檢泵問題。

［1］萬仁溥，羅英俊.采油技術(shù)手冊［M］.3版.北京：石油工業(yè)出版社，2005：56-59.

［2］姜大為.提高新井抽油機(jī)載荷利用率方法的研究與應(yīng)用［J］.石油石化節(jié)能，2012（6）：7-8.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.10.001

2015-02-12）

寧倩，2008年畢業(yè)于東北石油大學(xué)（資源勘察工程專業(yè)），從事地質(zhì)研究工作，E-mail：2271645@qq.com，地址：黑龍江省大慶市勘探開發(fā)研究院油藏評價研究室，163000。