低滲透油田機采舉升方式優化評價

于海山 趙君峰（大慶油田有限責任公司第八采油廠）

抽油機是目前各油田主要的機采舉升方式，技術成熟、運行穩定、維護方便。然而，在低滲透油田應用過程中，由于油層深、含蠟高、負荷大、供液差、泵效低等原因影響，抽油機系統能耗大、開采成本高，在國際油價長期震蕩低迷的背景下，油田降本增效問題突出。因此，探索更加合理、高效的原油舉升方式，實現科學生產，已經成為低滲透油田降低機采成本的重要途徑。通過對低產低效井在不同產液情況下，舉升方式優化或創新應用等一系列的探索與實踐，對比分析各原油舉升方式的適應性及投入產出比，得出低滲透油田適用的科學、高效舉升方式，為低滲透油田實現精準采油提供參考。

1 機采現狀

近年來，隨著電潛柱塞泵的推廣應用，油田的機采方式有抽油機、螺桿泵、電潛柱塞泵三種，每種舉升方式的特點決定了其適用范圍。

1.1 抽油機舉升

抽油機是油田最主要的機采方式之一，根據低滲透油田井深及產液特點，在用的抽油機主要有六型、八型、十型機三種，其中八型機較為普遍，六型機和十型機數量較少。能耗方面，六型機匹配的井產液量低、泵徑小，能耗較低。為合理應用機型及桿管匹配，結合油田特征和桿管泵設計標準，優化得出一套適用于低滲透油田降低檢泵率的機、泵、桿、管匹配圖版（表1）。目前，平均泵效達到34.2%，檢泵率12.9%，檢泵周期1150 d（表2）。

表1 抽油機舉升機、泵、桿、管優化匹配

表2 抽油機運行能耗及作業指標情況統計

1.2 螺桿泵舉升

在用螺桿泵為高揚程、小排量螺桿泵，適用于日產液15 m3以下、舉升高度在1300 m以內的油井舉升，統計現有螺桿泵井，平均單井日耗電97.5kWh，檢泵率18.9%，檢泵周期957 d（表3）。

表3 螺桿泵井運行及作業指標情況統計

1.3 電潛柱塞泵舉升

電動潛油柱塞泵舉升工藝簡稱電潛柱塞泵，屬無桿舉升工藝技術[1-2]，一般應用日產液12 m3以下的油井，統計現有電潛柱塞泵井，平均單井日耗電50.6 kWh，檢泵率16.4%，檢泵周期753 d（表4）。

表4 電潛柱塞泵井運行及作業指標情況統計

應用實踐證明，抽油機、螺桿泵、電潛柱塞泵三種舉升方式在低滲透油田井深、油稠的環境下均適用。相比之下，抽油機運行最穩定，但能耗高；電潛柱塞泵運行能耗最低，穩定性僅次于抽油機；螺桿泵應用效果不如電潛柱塞泵理想。

目前，油田應用的抽油機占總機采井井數的96.7%，統計抽油機產油量與能耗情況發現，產油量小于0.5 t的井占總抽油機井數的42.5%，但能耗卻達到平均噸油耗電值的7倍（圖1），能耗矛盾突出。

圖1 抽油機井產油量與能耗情況統計

從圖1統計結果看，必須針對這部分低產低效井，采取適合低滲透油田特征的治理措施，實現科學舉升、高效舉升、較低能耗的科學生產目標。

2 舉升優化

低產低效井的形成，主要是低滲透油田供采關系不平衡所致。通過一定的管理和技術手段，可以在實現低產低效井科學生產的同時，達到降低運行能耗的目的。因此，對舉升參數、舉升方式、舉升制度、開采方式等進行了一系列的探索優化。

2.1 舉升參數優化

針對低產低效井的泵徑、沖程、沖速進行優化，采用長沖程、慢沖速、小泵徑的運行參數，但大多數低產低效井均在這種情況下運行，通過管理手段能夠調整的井有限。只能尋求進一步降低運行參數的技術手段，而降沖速是最直接的優化對象。現場探索應用了柔性運行及過渡輪兩種技術。

2.1.1 柔性運行技術

柔性運行方式根據抽油機負載變化特點，調整上、下沖程的運轉速度，能夠減少沖程損失、改善平衡狀況、降低懸點載荷、提高泵效，提高電動機功率因數，使抽油機在最佳狀態下運行[3]。柔性運行技術通過變頻系統，可將抽油機沖速由正常最低4 min-1調整到最低0.5 min-1。現場應用后，泵效提高23.8個百分點，日耗電降低70.6 kWh，節電率為41.9%（表5）。

表5 柔性控制柜應用效果

2.1.2 過渡輪技術

過渡輪技術是在電動機和減速箱皮帶輪中間加一個過渡輪，用過渡輪的大小調節轉速，進而調整抽油機沖速[4]。應用過渡輪技術可將抽油機沖速由正常最低4 min-1調整到最低1 min-1。現場應用后，泵效提高11.3個百分點，日耗電降低31.5 kWh，節電率為25.2%（表6）。

表6 過渡輪應用效果

2.2 舉升方式優化

2.2.1 機型優化

依據低產低效井的產液情況，一般應用六型機即可，少部分井應用八型機。所以，可以對部分低產低效井進行機型優化，進一步降低機采能耗，提高泵效[5]。采用八型機換六型機日節電53.2 kWh，節電率為32.4%；十型機換八型機日節電31.5kWh，節電率為16.1%；十型機換六型機日節電84.7 kWh，節電率為43.3%（表7）。

表7 機型優化效果

2.2.2 轉電潛柱塞泵

由抽油機轉電潛柱塞泵，可以提高泵效，降低機采能耗。按照目前應用單井日耗電50.6 kWh計算，采取六型機轉電潛柱塞泵，日節電60.5 kWh，節電率為54.5%；八型機轉電潛柱塞泵，日節電113.7 kWh，節電率為69.2%；十型機轉電潛柱塞泵，日節電145.2 kWh，節電率為74.2%（表8）。

表8 機型優化效果

2.2.3 轉長沖程抽油機

針對低產低效井供排矛盾突出的問題，試驗了長沖程抽油機，通過超長沖程、超低沖速的舉升方式，實現低產低效井的科學生產。長沖程抽油機的最大沖程50m、最低沖速1h-1，沖速可以在1～10 h-1內任意調節。現場試驗抽油機轉長沖程抽油機后，泵效提高43.2個百分點，日節電80.5 kWh，節電率為62.9%（表9）。

表9 機型優化效果

2.3 舉升制度優化

2.3.1 間歇采油制度

針對低滲透油田低產低效井治理問題，很多油田都研究試驗過間歇采油制度。通過對低產低效井實施間歇采油，一方面可以減少無功抽油和管柱磨損，另一方面可以提高泵效，同時也起到了節能降耗的效果[6-10]。根據低滲透油田特征，探索出能夠使低產低效井保持該井最好流壓狀態下的合理的個性化間歇采油制度（表10）。

表10 八型機不同間歇采油制度能耗情況

以按照關12 h開12 h的間歇采油制度為例，能夠實現日節電63 kWh，節電率為38.2%的效果。

2.3.2 不停機間抽技術

由于間歇采油制度執行過程中存在人為因素干擾，常出現執行不到位的情況，所以應用了不停機間抽技術，通過曲柄擺動式設計形成停泵不停機的效果，進而實現間歇采油[11]。現場對八型機的低產低效井進行了試驗，應用后在沖程、沖速不變的情況下，實現泵效提高10.3個百分點，日節電68.8 kWh的節電效果，節電率為39.8%（表11）。

表11 八型機不停機間抽能耗情況

2.4 開采方式優化

針對機械采油不經濟的低產低效井轉變開采方式，實施提撈采油，進一步降低能耗及開采成本。

3 優選評價

通過對管理和地面設備的優化，很多方式都能夠實現一部分低產低效井的科學生產，進一步節約能耗，對應用效果加以對比評價，總結出更加經濟、有效的治理方式或方法。為方便對比，以應用最多的八型機優化為例，按節電率測算回收期進行比較（表12）。

表12 舉升優化措施效益對比

從表12可以看出，通過實施間抽制度的管理方式無需過多投資就能取得良好的節能效果；應用柔性運行、過渡輪、不停機間抽等技術，回收期較短；更換機型、電潛柱塞泵、長沖程抽油機等舉升方式的投入較大，回收期較長。

但是，不能從單一的節電與投資回收期來評價技術的適用性，應該從低滲透油田特征出發，結合井下及地面管理問題進行綜合評價：

1）執行間歇采油制度，在技術上無需投入成本，在管理上增加了大量工作量；另外，油井靜止一段時間后，再次啟動時易發生卡泵等問題，增加作業成本。過渡輪、柔性運行、長沖程抽油機的應用，都是從使抽油機慢下來、避免停井的角度出發而試驗的一些低產低效井治理技術。

2）柔性運行技術的應用，使抽油機的運行方式發生了改變，最直接的效果就是提高了泵效及系統效率，降低了能耗。另外，應用這種技術降低了懸點載荷，減小桿管震動，可以有效避免偏磨的發生，提高桿管的使用壽命，對降低檢泵率具有重要意義。

3）過渡輪的應用，采取低成本投入的方式，降低了機采能耗。從短期來看，效益較好，但這種方式增加了中間環節，對系統效率有一定的損失，同時也增加了維護成本，治理能力有限。

4）八型機換六型機的方式，投入較大，回收期最長，不如轉電潛柱塞泵、長沖程抽油機理想。

5）轉電動潛油柱塞泵的投入較大，回收期較長，但該舉升工藝地面無可動設備，井口工藝各部件均為靜密封，現場維護工作量小，適用地處農田、草原、村屯等環保敏感地區。不足之處在于檢泵周期不如抽油機的長，增加作業維護費用。

6）轉長沖程抽油機的投入較大，回收期較長，但該技術能夠真正實現長沖程、慢沖速、大泵徑、低能耗的機采舉升理念，可以有效避免桿管摩擦，提高桿管的使用壽命。

7）不停機間抽技術的應用，投資與回收期與柔性運行技術相近，但該技術的核心是實現停泵不停機，加強對油管內液體的擾動，避免結蠟影響，沒有改善抽油機的運行狀況，長期應用不如柔性運行技術經濟。

綜上所述，柔性運行、電潛柱塞泵、長沖程抽油機對低滲透油田治理低產低效井的效果較為理想，若能夠在油井投產時根據預產情況設計應用電潛柱塞泵、長沖程抽油機，就能從根本上治理低產低效井的發生，實現低成本、高效率的科學生產方式。但是，從成本考慮，針對低產低效井治理，必須采取經濟有效的治理措施，根據產液量分級情況提出了相應低產低效井的治理措施（圖2）。

圖2 低產低效井措施治理路線圖

4 結論

1）對低滲透油田低產低效井的治理，需要根據油田地質特征及單井生產情況，優選有針對性的經濟有效的治理措施。

2）柔性運行技術治理低產低效井的效果較好，投入相對較少，回收期較短，能夠改善抽油機運行工況，降低懸點載荷，減小桿管震動，可以有效避免偏磨的發生，提高桿管的使用壽命，對降低檢泵率具有重要意義。

3）應用柔性運行、電潛柱塞泵、長沖程抽油機技術，對低滲透油田低產低效井實現科學生產形式最為理想。在新井投產時，根據預測產能狀況，設計應用電潛柱塞泵、長沖程抽油機，是從根本上治理低產低效井發生，實現低成本、高效率的科學生產的最佳方法。

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