不停機間抽裝置間抽周期及抽吸參數(shù)的確定

蔣媛媛 孫向輝（大慶油田有限責任公司第三采油廠）

隨著油田開發(fā)的不斷深入，薩北開發(fā)區(qū)部分油井供采關系發(fā)生變化，導致部分供液不足井改為間抽生產(chǎn)。間抽生產(chǎn)需要人工啟停，工作量大、間抽制度執(zhí)行不到位，且液面波動幅度較大，油井無法保持合理流壓生產(chǎn)，因此引進了不停機間抽控制箱。該裝置通過變頻技術(shù)，能夠控制抽油機曲柄以整周運動與小幅擺動相結(jié)合的方式運轉(zhuǎn)，整周運行抽油泵出液，小幅擺動時抽油桿在擺動幅度在其彈性形變范圍內(nèi)，抽油機井停泵不停機[1-3]。

1 間抽周期的確定

1.1 技術(shù)思路

抽油機不停機間抽裝置現(xiàn)場試驗首先需要用Vogel 方程計算最大產(chǎn)量，然后選取最接近最大產(chǎn)量所對應的動液面為最佳動液面，調(diào)整不停機間抽裝置的運擺周期與抽吸參數(shù)，保證油井以最接近最佳動液面的工作制度生產(chǎn)，且以能耗為評價原則，進而確定不停機間抽裝置的最佳工作制度[4-7】。

Vogel方程：

式中：qo為油井產(chǎn)量，t；qomax為油井最大產(chǎn)量，t；pwf為井底流壓，MPa；pr為油藏壓力，MPa。

已知油藏壓力、和一個測試點井底流壓、油井產(chǎn)量，就可以計算出油井最大產(chǎn)量，當油井的產(chǎn)量接近油井最大產(chǎn)量時所對應該井的最佳流壓[8-10]。

然后根據(jù)公式計算出該井的最佳動液面：

式中：hd為油井動液面，m；ho為油井中深，m；pt為套管壓力，MPa；ρh為混合液密度，t/m3。

1.2 現(xiàn)場試驗

1.2.1 最佳動液面的計算

井1，該井的油藏壓力為4.81 MPa，油井產(chǎn)量為6.5 t，井底流壓為2.61 MPa，混合液密度為0.993 g/cm，套管壓力為0.46 MPa ，油井中深為784.77 m。通過公式，最終計算得出該井的油井最大產(chǎn)量為9.39 t。

當油井產(chǎn)量接近油井最大產(chǎn)量時的流壓為最佳流壓，根據(jù)該井近一年的生產(chǎn)情況，最接近最大產(chǎn)量為7.3 t，最佳流壓為2.34 MPa，通過計算最佳動液面為784.58 m。

1.2.2 最佳液面的驗證

調(diào)整井1的生產(chǎn)制度，使該井的液面接近最佳液面，測試不同液面狀態(tài)下的能耗參數(shù)。生產(chǎn)數(shù)據(jù)見表1。

在調(diào)整動液面的同時監(jiān)測井1的示功圖，動液面722 m時出現(xiàn)氣影響，所以未對該井的液面進行進一步下調(diào)。井液面772 m示功圖見圖1。

從該井的測試數(shù)據(jù)可以看出隨著液面的加深，能耗逐漸增加，產(chǎn)液量變化不大，系統(tǒng)效率逐漸下降，所以該井的最佳液面應為662 m，沉沒度240.6 m，通過最佳液面應對計算值加以修正。

表1 井1不同液面狀態(tài)下測試效果

圖1 井1液面722 m示功圖

1.2.3 不同周期長度的能耗對比

根據(jù)現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)，截取運到擺狀態(tài)切時間段的有功功率，根據(jù)有功功率繪制曲線。從曲線可以看出電動機在運行狀態(tài)功率基本穩(wěn)定在4 kW，切換到擺動裝態(tài)后基本為0 kW，切換過程功率沒有出現(xiàn)突然增大的情況，說明不存在沖擊載荷。井1運-停功率曲線功率曲線見圖2。

圖2 井1運-停功率曲線

在保持該井液面680 m 左右的情況下調(diào)整不停井間抽的周期，周期長度分別是運10 min 擺20 min、運20 min 擺40 min、運30 min 擺60 min，測試三種間抽周期下的能耗、產(chǎn)量數(shù)據(jù)。井1不同周期長度下測試效果見表2。

表2 井1不同周期長度下測試效果

從測試數(shù)據(jù)可以看出，隨著間抽周期時間長度的延長，能耗和產(chǎn)量值變化不大，系統(tǒng)效率的變化幅度也不大，但是隨著間抽長度的延長，抽油機井的運擺之間的液面波動幅度逐漸變大，不利于油井生產(chǎn)。此外，冬季天氣寒冷，停井時間過長，容易導致凍井，所以建議采用較短的間抽周期。

1.2.4 不同參數(shù)下周期摸索

由于油井的地層條件不同，每口井的供采關系也不同，因此安裝不停井間抽裝置的抽油機井需要逐一摸索間抽周期。間抽周期的摸索需要借助低壓測試的方法，跟蹤該井的動液面，根據(jù)單井液面恢復速度和抽汲速度制定間抽周期。

井1 在沖程2.1 m，沖速3.6 min-1時液面恢復速度為1.55 m/min，液面抽汲速度為3.11 m/min，抽汲速度和恢復速度之比約為2∶1，所以停抽時間與抽汲時間之比為2∶1，因此制定該井的間抽周期為運10 min，擺20 min，一天共抽汲8 h。沖程2.1 m，沖速6 min-1時液面恢復速度為1.56 m/min，液面抽汲速度為6.25 m/min，抽汲速度和恢復速度之比約為4∶1，所以停抽時間與抽汲時間之比為4∶1，因此制定該井的間抽周期為運6 min，擺24 min，一天共抽汲4.8 h。其它參數(shù)下也依照上述方法，測試單位時間的抽汲速度和液面恢復速度，然后根據(jù)速度比設計工作制度。不同參數(shù)對應的工作制度見表3。

表3 不同參數(shù)下工作制度

2 產(chǎn)量計量及最優(yōu)抽吸參數(shù)

由于不停井間抽裝置普遍用于供液不足的井，間抽周期內(nèi)運行時間較短，量油困難，所以針對這部分井需要借用相鄰井產(chǎn)量來完成量油。井1 量油，計量間首先倒流程，當抽油機啟抽時，同時量該井和相鄰井的產(chǎn)量1，然后再單獨量相鄰井的產(chǎn)量2，用產(chǎn)量1減去產(chǎn)量2得到產(chǎn)量3，最后根據(jù)該井一天的啟抽時間將產(chǎn)量3 進行折算，便得到井1的日產(chǎn)液量。井1現(xiàn)場量油見圖3。

圖3 井1現(xiàn)場量油

井1 井調(diào)整該井的沖程、沖速，在沖程2.1 m，沖速分別為3.6 min-1、6 min-1的情況下，調(diào)整其間抽周期，使其動液面維持在660 m 左右，測試不同間抽周期的能耗數(shù)據(jù)。不停井間抽裝置不同參數(shù)下能耗數(shù)據(jù)見表4。

表4 不停井間抽裝置不同參數(shù)下能耗數(shù)據(jù)

從能耗數(shù)據(jù)可以看出，隨著參數(shù)的增加，平均單井日耗電逐漸減少、噸液百米耗電逐漸降低，所以安裝不停井間抽裝置的井采用較大的生產(chǎn)參數(shù)節(jié)能效果較好。

3 現(xiàn)場應用效果

2018 年底在10 口井上開展試驗，試驗前10 口井執(zhí)行人工間歇采油，平均單井日開井6.91 h，噸液百米耗電0.62 kWh；試驗后平均單井日開井4.98 h，噸液百米耗電0.54 kWh，日產(chǎn)液保持穩(wěn)定，與間抽生產(chǎn)相比節(jié)電率達到6.46%，平均單井年節(jié)電1.93×104kWh，與連續(xù)生產(chǎn)相比節(jié)電率72.68%，與連續(xù)生產(chǎn)相比節(jié)電率72.68%，平均單井年節(jié)電3.44×104kWh。節(jié)能效果見表5。

4 結(jié)論及認識

1）安裝不停機間抽裝置與間抽生產(chǎn)相比節(jié)電率達到6.46%，平均單井年節(jié)電1.93×104kWh，與連續(xù)生產(chǎn)相比節(jié)電率72.68%，平均單井年節(jié)電3.44×104kWh。

2）安裝不停井間抽裝置的抽油機井，在每天運行時間確定的前提下，長間抽周期和短間抽周期節(jié)能效果基本相同，但采用短周期的井動液面波動幅度較小，且停井時間較短，不易凍井，利于油井生產(chǎn)及現(xiàn)場管理。

3）不停井間抽裝置間抽周期的摸索，需要測量一定參數(shù)下單位時間的液面抽汲速度和液面恢復速度，然后根據(jù)抽汲和恢復速度計算該井的啟停比，進而確定間抽周期。

4）不停井間抽裝置采用大抽汲參數(shù)與“少轉(zhuǎn)多擺”的間抽周期組合節(jié)能效果較好，所以安裝不停井間抽裝置的抽油機井應在間抽周期能夠維持最佳液面的前提下，盡量放大抽汲參數(shù)。

表5 不停井間抽裝置平均效果