高含水期舉升系統適應性分析與優化對策

肖曦

摘要：隨著油田開發程度深入，油井在井身結構、產量、流體性質等方面差異促進了人工舉升技術的多元化發展。已經形成了抽油機、螺桿泵、電潛泵、氣舉等多種舉升工藝，并形成了配套的舉升方式優選方法、系統分析方法及系統優化方法。各區塊相繼進入高含水開發階段，勘探、開發、采收率等工作受到較大的影響，經濟效益下降。如何選擇最佳的采油方式，進而指導其所在區塊的生產，成為油井開發首先解決的問題。機械采油方式得到越來越多的應用。本文將機械采油方式的選擇視為模糊評價問題，建立了抽油機、潛油電泵、螺桿泵采油方式優選模糊評價數學模型，即采油方式優選目標函數;并給出了通過該數學模型實現由計算出的目標函數值大小來優化最優采油方式的方法。

關鍵詞：高含水開發階段;舉升系統;工作制度;最優采油方式;適應性

對于一個油藏和油井來說，選擇正確的采油方式非常重要。若采油方式選擇不當，將會大大減少油井的產量，增加生產費用。舉升系統的優化以滿足配產條件，系統的能耗最低為原則，通過對有桿泵等采油方式的研究，確立了合指標體系，建立了基于模糊一致矩陣的采油方式優選模型，通過研究可以得到以下結論：（1）目前常用的采油方式各有其特點，實際應用中應結合現場實際進行采油方式的初選;（2）建立了基于模糊一致矩陣的采油方式優選模型，計算過程簡單易懂，結果更加客觀;（3）綜合評價指標體系的確立應充分考慮到油田的生產實際，進而指導進行采油方式優選，確定油井、油田區塊的合理工作制度。

1油田機械采油工藝

1.1有桿泵采油

有桿泵采油主要是指游梁式有桿泵采油方法。游梁式有桿泵采油系統主要由抽油機、抽油桿和抽油泵“三抽”設備組成，通過抽油桿帶動抽油泵柱塞做上、下往復運動，從而將原油抽汲到地面。該采油方法以其結構簡單、適應性強、使用壽命長等特點，成為目前最主要的機械采油方式。

1.2水力射流泵采油

水力射流泵（簡稱射流泵）是一種特殊的水力泵，通過地面注入液與地層產出液兩種流體之間的動量交換實現能量傳遞來工作的。它是根據射流原理，將注入井內的高壓流體的能量傳遞給井下產液的無桿水力采油裝置，通過噴嘴將動力液高壓勢能轉變為高速動能;在喉管內，高速流體與低速產液混合，進行動量交換;通過擴散管將動能轉變為靜壓，使混合物采到地面。射流泵有許多優點，沒有運動部件，適合于舉升含腐蝕和含砂流體;結構緊湊，適用于傾斜、水平井;產量范圍大，控制靈活方便等。

1.3.潛油電泵采油

潛油電泵的全稱是電動潛油離心泵（簡稱電泵）。它具有排量大、自動化程度高等顯著優點，廣泛應用于原油開采中，是目前重要的機械采油方法之一。隨著應用經驗的不斷豐富和工藝技術的改進，原來不能使用電泵的油井，現在也能經濟有效的使用電泵抽油了。潛油電泵還適用于在高粘、含氣和高溫井中開采。這種泵還特別適用于海上油田，已被許多國家用于海上高產井采油。

1.4.螺桿泵采油

螺桿泵是一種利用抽油桿旋轉運動進行抽油的機械采油方法。自1930年發明螺桿泵以來，螺桿泵技術工藝不斷得到改進和完善，特別是合成橡膠技術和粘結技術的發展，使螺桿泵在石油開采中已得到了廣泛應用。這種采油方式非常簡便，實際使用時不需要在井下安裝泄油裝置，費用也較低，是淺井較理想的采油方法。目前在聚合物驅油的油田中，螺桿泵已成為常用的人工舉升采油方式。降

2 舉升工藝優化

舉升系統的優化以滿足配產條件，系統的能耗最低為原則，如圖1所示：

圖中A、B曲線為不同下泵深度條件下產量與泵出口壓力之間的關系曲線，C、D為不同下泵深度下產量與泵入口壓力的關系曲線（設定一組產量，通過IPR得到一組井底流壓，通過多相管流可得一組泵入口壓力與產量的關系），A、C曲線之間的壓差即為泵的增壓，如果要達到系統能耗最低則應該選取曲線A、C曲線之間距離最短的點，即需要泵做功最小的點，該點對應的產量即為能耗最小條件下的產量。

3 以某油井為例進行計算

在對采油優選評價方面，較為常用的評價方法主要是數據包絡分析法，其能夠用數據包絡分析（Data Envelopment Analysis，簡稱DEA）方法是一種非參數方法，其是利用數學工具對于經濟系統生產前沿面的有效性進行評價。該方法是以相對效率為依據，結合數量不等的指標投入和數量不等的指標產出，對比分析類型一致的決策單元的有效性，并對其實施準確的評價。利用該方法能夠對機械采油方式的前 沿面進行分析，能夠獲得機械采油系統最低成本、效益最大的的參數，并在實踐中取得了良好的效果。

3.1工藝初選

用等級加權法對有桿泵、螺桿泵、電潛泵和水力射流泵四種采油方式進行初選：（1）通過獲取該口井的基礎數據，與采油方式適應性表比較，得到該口井的適應性分析指標表;（2）利用等級加權法根據匹配到的適應性分析指標表計算得到四種采油方式的評選得分較大的幾種采油方式作為初步篩選的采油方式。

3.2工藝設計

對抽油機井參數優選設計、螺桿泵井參數優選設計、電潛泵井參數優選設計、根據三種舉升方式的技術、經濟指標計算公式，對初選的舉升方式的產油量、舉升效率等等技術經濟指標進行計算。

3.3 工藝優選

根據計算出各舉升方式技術、經濟指標的綜合優度值，如表2所示：

可知電潛泵的綜合優度值最大，所以該油井的最優的采油方式為有桿泵采油，與該區塊已廣泛使用有桿泵采油相一致。

4 結束語

由于各采油方式工作原理各有特點，因而都具有各自的優缺點，具有不同的應用范圍和適應性，在了解了它們各自的適應性后，在此基礎上進行了采油方式的初選，進而確定了采油方式優選的綜合評價指標體系，開展了以模糊一致矩陣為理論指導的采油方式優選研究，對各個采油方式進行技術經濟綜合評價。通過研究，在確定油井的采油方式之前，應該考慮采油方式的綜合評價指標體系，全面指導采油方式的優選。同時，優選模型的應用離不開數據的支持，應該盡量保證所采集到的油井數據在其所在區塊的代表性和完整性，保障采油方式優選結果的準確性。

參考文獻

[1]宇新，周宇鵬，崔海清. 機械采油方式優選的模糊評價法[J].科學技術與工程. 2016（34）