采油井與注水井協(xié)同生產(chǎn)優(yōu)化決策與應(yīng)用探討

馮建華

摘 要：油田開發(fā)生產(chǎn)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜、動(dòng)態(tài)、開放式系統(tǒng)，其整體生產(chǎn)優(yōu)化問題是一個(gè)多對(duì)象、多維度、多時(shí)間尺度優(yōu)化問題。不同舉升方式采油井具有不同的優(yōu)化生產(chǎn)工藝參數(shù)，人工舉升井生產(chǎn)優(yōu)化主要用到了節(jié)點(diǎn)分析法與線性搜索尋優(yōu)法。對(duì)于氣舉井，一般需要優(yōu)化：油管尺寸，氣舉閥類型、級(jí)數(shù)、深度、尺寸等；對(duì)于有桿泵井，一般需要優(yōu)化：泵掛、泵徑、沖程、沖次，油管尺寸、抽油桿組合等；對(duì)于電潛泵井，一般需要優(yōu)化：泵型、泵掛、泵級(jí)數(shù)等油田注水開發(fā)二十多年，已經(jīng)進(jìn)入高含水開發(fā)階段，油藏注水系統(tǒng)完善，油藏壓力穩(wěn)定。針對(duì)注水效果好的區(qū)塊，挖掘剩余油潛力，提高單井產(chǎn)量，是現(xiàn)開發(fā)階段的首要任務(wù)。采油井與注水井協(xié)同生產(chǎn)優(yōu)化決策問題是油田開發(fā)生產(chǎn)系統(tǒng)整體優(yōu)化決策研究中最為核心的內(nèi)容之一。

關(guān)鍵詞：油田；開發(fā)生產(chǎn)系統(tǒng)；采油井；注水井；協(xié)同生產(chǎn)；優(yōu)化決策

油田研究的對(duì)象有油藏、采油井、注水/注氣井、地面集輸管網(wǎng)、注水管網(wǎng)等主體構(gòu)成子系統(tǒng)，部分還需要研究配套的供電/供水、鉆井或井下作業(yè)施工、資金等輔助系統(tǒng)。研究的目的是制定油氣田開發(fā)生產(chǎn)方案，優(yōu)化井網(wǎng)部署、優(yōu)化注水采油方案、優(yōu)化井筒及地面管網(wǎng)工藝參數(shù)、優(yōu)化措施作業(yè)方案等。采油井與注水井協(xié)同生產(chǎn)優(yōu)化決策問題屬于短時(shí)間尺度整體優(yōu)化問題，著重解決在當(dāng)前油藏、地面條件下，如何優(yōu)化生產(chǎn)工藝參數(shù)，挖掘油井生產(chǎn)潛力，實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)優(yōu)化管理。采油井與注水井協(xié)同生產(chǎn)優(yōu)化決策應(yīng)是注水開發(fā)油田生產(chǎn)精細(xì)管理最重要的內(nèi)容之一。較好的油藏條件是舉升工藝優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)增油的物質(zhì)基礎(chǔ)。由于區(qū)塊油層厚度大、層多、層薄，多數(shù)油井存在氣大、出砂現(xiàn)象，限制了舉升工藝優(yōu)化的井?dāng)?shù)。通過分析區(qū)塊油水井對(duì)應(yīng)關(guān)系，增加水井注水量，驅(qū)動(dòng)剩余油。提高油井產(chǎn)液量，放大生產(chǎn)壓差，實(shí)現(xiàn)油井增油。

1、概況

通過近年對(duì)研究區(qū)塊進(jìn)行整體舉升工藝優(yōu)化，區(qū)塊開發(fā)狀況的明顯改善，為其他區(qū)塊舉升工藝優(yōu)化提供了技術(shù)保障。 區(qū)塊為注水開發(fā)砂巖油藏，屬于中等孔隙度，中滲透率儲(chǔ)層。剩余可采儲(chǔ)量114×104t，注采比1.32，較好的油藏條件是舉升工藝優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)增油的物質(zhì)基礎(chǔ)。區(qū)塊油層厚度大、層多、層薄，多數(shù)油井存在氣大、出砂現(xiàn)象，限制了舉升工藝優(yōu)化的井?dāng)?shù)。通過分析區(qū)塊油水井對(duì)應(yīng)關(guān)系，增加水井注水量，驅(qū)動(dòng)剩余油。提高油井產(chǎn)液量，放大生產(chǎn)壓差，實(shí)現(xiàn)油井增油。目前舉升設(shè)備以10型、12型抽油機(jī)，泵型以Φ44mm、Φ57mm為主，結(jié)合管桿泵配套工藝技術(shù)，充分發(fā)揮井筒潛力，來提高單井產(chǎn)量，根據(jù)油井動(dòng)態(tài)變化，對(duì)油井原有封堵層位重新認(rèn)識(shí)，進(jìn)行優(yōu)化生產(chǎn)層位，同時(shí)加強(qiáng)注水，進(jìn)而提高水驅(qū)效率，達(dá)到供舉匹配，實(shí)現(xiàn)了單井增產(chǎn)，區(qū)塊穩(wěn)產(chǎn)。

2、開發(fā)特征分析

2.1地層壓力

通過多年的治理，注采保持平衡，充足的地層壓力，保障了油井的供液能力，為提液后液面及時(shí)上升提供了保障。

2.2注采平衡

通過油藏的細(xì)分注水，及調(diào)驅(qū)、調(diào)剖工作，增強(qiáng)了水井的水驅(qū)效率，2016年注采比為1.32，相比2015年高出0.317，與合理注采比相比高出0.214，注水量較去年有較大的提升。為實(shí)現(xiàn)供采平衡，可以進(jìn)行提液。

2.3產(chǎn)液指數(shù)

通過繪制區(qū)塊提液油井產(chǎn)液指數(shù)散點(diǎn)圖，發(fā)現(xiàn)主要集中在2—5t/MPa？d，所以區(qū)塊油井產(chǎn)液量增加3t，液面下降100米，為油井提液潛力預(yù)測(cè)，提供了分析依據(jù)。在舉升優(yōu)化工作中，選擇合理的泵型及泵掛，及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)，發(fā)揮井筒的最大潛力。

2.4特種抽油泵

針對(duì)區(qū)塊出砂，由于產(chǎn)液量增加，柱塞式抽油泵泵筒和柱塞的磨損、腐蝕、劃傷等現(xiàn)象，導(dǎo)致泵效下降過快，后期提液效果逐漸變差。針對(duì)這個(gè)現(xiàn)象，研制開發(fā)了旋轉(zhuǎn)防砂抽油泵，提液油井泵效，延長油井檢泵周期，保障油井的長期高效運(yùn)行。旋轉(zhuǎn)防砂抽油泵具有：旋轉(zhuǎn)裝置，沉砂通道、無磁硬質(zhì)合金游動(dòng)閥、固定閥結(jié)構(gòu)，通過現(xiàn)場(chǎng)使用延長了油井泵效和檢泵周期。

2.5桿柱設(shè)計(jì)

針對(duì)負(fù)荷增加，抽油桿柱的撓曲偏磨和沖程損失加劇現(xiàn)象，應(yīng)用井眼曲線三維立體再現(xiàn)分析技術(shù)、抽油桿近似等強(qiáng)度組合設(shè)計(jì)、桿柱受力中和點(diǎn)及扶正間距分析等技術(shù)進(jìn)行防偏磨分析，有針對(duì)性的采取注塑桿、接箍扶正器和防脫器等防偏磨措施，提高抽油桿的抗拉強(qiáng)度，延緩桿柱的疲勞斷脫，延長作業(yè)檢泵周期，減緩抽油桿柱的偏磨現(xiàn)象，減少?zèng)_程損失，提高泵效。

3、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施情況

3.1泵型分布

針對(duì)區(qū)塊液面相對(duì)較深，不同井組的供液能力不同，對(duì)原有的Φ38和Φ44抽油泵，使用Φ44泵與Φ57泵進(jìn)行舉升工藝優(yōu)化，適當(dāng)?shù)脑黾訂尉毫浚糯罅松a(chǎn)壓差，實(shí)現(xiàn)了單井的增油，取得成功及規(guī)模實(shí)施后，我們?cè)谝院蟮墓ぷ髦兄鸩竭M(jìn)行Φ70泵的嘗試，取得新的突破。

3.2 更換機(jī)型

Φ57抽油泵，使用12型抽油機(jī)沖程可以達(dá)到5米，沖次3.8次，理論排量為70t；使用10型抽油機(jī)，沖程3米，沖次6.5次，理論排量為70t。高沖次增加抽油桿偏磨及疲勞，不利于泵筒充滿，同時(shí)縮短檢泵周期。

3.3典型井例

A井位于區(qū)塊中部，周邊油井產(chǎn)量高，剩余油豐富，水井對(duì)應(yīng)關(guān)系好，且注水量增加，2016年Φ44抽油泵生產(chǎn)，生產(chǎn)數(shù)據(jù)15.1/0.4/97﹪， 折算液面1200米。經(jīng)分析該井油層被水層抑制，生產(chǎn)壓力不足，進(jìn)行舉升工藝優(yōu)化，使用Φ57抽油泵提液生產(chǎn)，提液后生產(chǎn)數(shù)據(jù)：25/4.8/81﹪， 實(shí)現(xiàn)日增油4.4t/d，累增油627.4t/d。液面1542米，液面下降342米，產(chǎn)液量增加10t，每下降100米液面產(chǎn)液量增加2.9t，負(fù)荷產(chǎn)液指數(shù)散點(diǎn)圖分析所得的產(chǎn)液指數(shù)2—5t/MPa·d。

4、經(jīng)濟(jì)效益分析

2016年區(qū)塊舉升工藝優(yōu)化增油6136.7t，2016年增油 6337.4t。總計(jì)創(chuàng)效：1948.74萬元。同時(shí)摸索了一套成型的舉升工藝優(yōu)化方案，以此為基礎(chǔ)，推廣應(yīng)用舉升工藝優(yōu)化，實(shí)施于注水效果好的區(qū)塊，實(shí)現(xiàn)了單井增產(chǎn)。舉升工藝優(yōu)化為區(qū)塊的穩(wěn)產(chǎn)及合理開發(fā)作出了貢獻(xiàn)，使我們認(rèn)識(shí)到了，高含水開發(fā)區(qū)塊注水量增加，剩余儲(chǔ)量豐富的情況下，降低油井液面，放大生產(chǎn)壓差，動(dòng)用低壓油層做貢獻(xiàn)，是高含水開發(fā)階段，油藏合理開發(fā)的一種手段，為以后其他區(qū)塊的應(yīng)用，提供了技術(shù)指導(dǎo)。

5、存在問題及下步建議

油井泵效下降快；油層位置影響下泵深度，導(dǎo)致沉沒度小；選井難度加大，區(qū)塊油井可選井范圍變小；井況復(fù)雜，抽油桿管容易斷脫，檢泵周期短；井下工具打撈成功率低，撈獲后受套變影響，存在上提困難的問題。針對(duì)問題下步措施：（1））Φ57抽油泵全部使用12型抽油機(jī)，進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)參，發(fā)揮舉升設(shè)備及桿泵組合潛力；（2））泵效低、供液不足、提液效果不明顯井，更換小泵型，恢復(fù)地層能量；（3））對(duì)調(diào)剖、調(diào)驅(qū)井組對(duì)應(yīng)油井適時(shí)跟蹤，把握提液時(shí)機(jī)；（4）Φ70抽油泵試驗(yàn)推廣。

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