油井壓力監測自動啟停控制器在低產低滲油田的應用效果評價

李飛 （大慶油田有限責任公司第七采油廠）

油井壓力監測自動啟停控制器在低產低滲油田的應用效果評價

李飛 （大慶油田有限責任公司第七采油廠）

隨著油田開發不斷深入，在生產中出現了低流壓、低泵效、供液不足的低產油井，對其采取間歇抽油生產是一種有效辦法。為了準確摸索油井的間歇抽油生產規律，研制了油井井下壓力監測自動啟停控制器。控制器主要由井下壓力計、絕緣測試電纜、偏心防噴盒、井上控制器等構成。由壓力計監測油井井下壓力變化，通過絕緣測試電纜傳輸到井上控制器，控制油井啟停；同時，利用控制器計量軟件記錄油井的能耗數據，評價間歇抽油生產的適應性。用于現場2口井，通過控制器精確控制油井啟停，在保障油井產量的情況下平均單井日節電51.6 kWh，取得了良好的經濟效益和社會效益。

低產低滲油井；井下壓力監測；自動啟停控制器；間歇抽油生產

隨著油田開發不斷深入，油田能耗逐年增加，油井產量逐年遞減，在生產中出現了低流壓、供液不足的低產油井，對這部分油井采取間歇抽油生產是一種有效辦法。但僅憑經驗采取統一、固定的間抽制度不是最合理的，為此，研制了油井井下壓力監測自動啟停控制器。通過監測油井井下壓力變化，摸索合理的流壓范圍，精確控制油井啟停，保障抽油機井在高效狀態下運行，盡可能地發揮地層潛力，體現“穩產、高效”的原則。

1 技術原理

油井井下壓力監測自動啟停控制器由井下壓力計、絕緣測試電纜、偏心防噴盒、井上控制器等構成。它通過偏心井口將油管中心點偏離套管中心點一定的距離安裝，油管接箍與套管之間將產生一定的距離，用絕緣電纜將壓力變送器引入井底，通過監測井底壓力變化情況精確控制油井啟停。

2 各部件結構設計與改進

2.1井下壓力計

井下壓力計主要包括壓力感應探頭、壓力變送器電路、壓力密封套筒、主體支架、絕緣處理、信號轉換器。先將通訊柱與主體支架以絲扣連接鎖緊，作絕緣處理，之后將壓力感應探頭自主體支架底部圓孔壓入，與壓力變送器電路連接，安裝主體支架密封膠圈，再將壓力密封套筒與主體支架以絲扣連接鎖緊，將限位柱放入主體支架底部圓孔，并擰入底堵。通訊柱接信號轉換器的IOUT端，壓力密封套筒接信號轉換器的IGND端（圖1）。將壓力計整體密封在金屬腔體內，密封更加可靠。同時，采用數字信號通信方式增強了其抗干擾能力，并在井口設計信號中繼模塊，提高信號穩定性和準確性（圖2）。

圖1 井下壓力計機構

圖2 井下壓力計實物

2.2絕緣測試電纜

絕緣測試電纜一端與壓力連接器連接，另一端與井上控制器連接，起到電源供給以及信號傳輸的作用。電纜內絕緣層與外護套均采用交聯聚乙烯材料，該材料與傳統非交聯材料的區別為:溫度等級更高，機械性能更好，耐化學性更好。考慮到電纜的實際使用情況，絕緣外部增加了鋼絲鎧裝，使整根電纜的抗拉力達到500 kg以上。鎧裝層每股鋼絲采用3根較細單絲絞合形式，而非單根較粗鋼絲直接鎧裝，使得電纜的彎曲性能更好，在反復放線、收線的使用環境下大幅提高電纜使用壽命。

2.3偏心防噴盒

偏心防噴盒固定在偏心井口測試閘門處，外部無裸露，起到固定殼體內測試電纜的目的（圖3）。

圖3 偏心防噴盒

2.4井上控制器

井上控制器負責儲存和分析采集到的壓力、電流等數據。設計在目前在用的儀表控制柜的基礎上進行改進，增加了可編程控制器（Programmable Logic Controlle）和西門子文本顯示器。能夠時時監測油井的壓力數據，并將采集到的壓力數據記錄在井上控制器中；同時，控制器內置了系統效率測試儀器，能夠實時監測油井的有功功率，判斷油井的能耗情況（圖4）。

圖4 井上控制器

2.5安全提醒及保護裝置

抽油機自動啟動時，現場采用語音與警笛雙重聲音，結合警告燈光報警；在抽油機井上安裝電子制動系統，消除抽油機井自動停井時由于平衡塊擺動所帶來的安全隱患；加裝平衡塊安全護欄保護系統，在抽油機平衡塊外加裝一套網狀圍欄，確保任何時候都能把平衡塊與人或牲畜隔絕開，杜絕事故發生。

3 現場應用效果及評價

完成各部件結構設計及改進后，按照《中華人民共和國石油天然氣行業標準：井下壓力計》 對研制的井下壓力計的穩定性能、準確性、靈敏閾、零點漂移等進行了試驗[1]， 井下壓力計經驗證誤差在1%以內，符合行業標準。驗證完成后，在葡240-122井和葡236-124井上進行了現場安裝和調試，油井井下壓力監測自動啟停控制器正常運行。

3.1井下壓力監測自動啟停控制器有功功率準確率驗證

利用系統效率測試儀器測試油井當前的系統效率，與油井井下壓力監測自動啟停控制器監測有功功率準確率驗證見表1。通過驗證可以發現，設備能耗在合同規定誤差±20%以內，達到合同驗收標準。

表1 設備能耗計量誤差驗證

3.2間歇抽油規律

油井的產能與油層的供液能力和油井的生產制度有關，油井生產過程中，油井供油半徑內形成壓降漏斗，在油井關井后，地層壓力和液面逐步恢復。根據這一原理對低效井進行一定時間的關井，使其具有一個壓力、液面的恢復過程，使抽油泵達到一定的沉沒度后，再開井生產，既能減少抽油機運轉時間，提高抽油泵的泵效，又減少了電力和設備的損耗。

3.2.1 油井停抽和啟抽時壓力恢復時間的確定

在不影響油井產量的條件下，最大限度停抽恢復油井地層壓力，使節能效果最大化，確定最佳的停抽時間和啟抽生產時間。

采用壓力變化曲線確定油井間抽時間。停抽后，每小時監測一次油井壓力，繪制壓力上升曲線，壓力曲線在開始階段理論上相對較快；當壓力恢復值接近于較緩時，確定為啟井時間。開井時，每小時監測一次油井壓力，繪制壓力下降曲線，壓力下降曲線在開始階段理論上下降較快；當液面下降值接近平緩時，即為油井的最佳關井時間[2]。

3.2.2 生產數據分析

通過以上理論分析，根據摸索到的壓力變化規律，確定合理的間抽時間，具體數據如圖5、圖6所示。

圖5 葡240-122井壓力變化曲線

圖6 葡236-124井壓力變化曲線

通過上圖分析，葡240-122井在停抽48 h啟抽24 h，葡236-124井在停抽24 h啟抽24 h，能夠達到最佳的生產狀態。

表2 試驗井間抽生產前后效果對比

通過間抽前后的產量和能耗對比可以發現，在維持油井的合理壓力范圍內，葡240-122井平均日產量基本維持不變，單井日節電57.6 kWh；葡236-124井平均日產量下降 0.2 t，日節電 45.6 kWh，能夠取得良好的節電效果。

4 結論及認識

1）維持油井的合理流壓，對低流壓、低泵效、供液不足的低產油井采取間歇抽油生產，可在保持油井最大產能的基礎上大大減少油井的日耗電量，體現“穩產、高效”的原則。

2）油井井下壓力監測啟停控制器通過監測油井井底壓力變化情況自動啟停油井，既減輕了單井的日耗電量，又降低了工人的勞動強度。

3）在監測井點上安裝油井井下壓力自動啟停控制器，摸索油井的合理間歇抽油制度，可指導該區塊相同產液級別的油井安排合理的間歇抽油工作制度。

[1]丁長信,丁明,劉萬駿，等.電子式井下壓力計：SY/T 6231—2006[S].北京:石油工業出版社，2006:2-9.

[2]郭麗影.低產低滲油井合理間歇采油技術研究與應用[J].化學工程與裝備，2014（1）：81-84.

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10.3969/j.issn.2095-1493.2016.08.016

2015-12-09

（編輯 李珊梅）

李飛，2010年畢業于中國石油大學（華東）（勘查技術與工程專業），從事采油工程機采管理技術，E-mail：lifei111@petrochina. com.cn，地址：黑龍江省大慶市大同區第七采油廠工程技術大隊，163517。