油井間抽制度優化方法研究

任傳曉（大慶頭臺油田開發有限公司）

1 現狀

隨著油田開發的持續深入，部分油井產量呈不同程度的下降，其中油層邊緣井甚為明顯。以X區塊為例，該區塊油井總數256口，其中處于油層邊緣過渡帶的井有56口，由于沒有完善的注采井網，地層能量補給難度較大，導致該部分井平均日產液由投產初期的14 t下降至8 t，如果依然采取連抽的生產模式，在低油價的形勢下，這部分井連抽生產處于虧損的狀態。由于此類井日產液較低，地面和地下參數下調空間較小，通過降參數實現增效比較困難；如采取投入新型變頻設備的方式，能夠在一定程度上降低能耗，但由于變頻設備費用高，投資回收期長[1]。通過以上分析，間抽措施成為了低效井提效的首選措施。

考慮到間抽措施影響液量和節電率兩項重要影響因素，結合實際生產需求，以節電為目的制定“多停少抽”制度[2]，由于缺乏間抽過程認識理論支持的條件下，各項制度在制定過程中均是定性判斷，只能針對產量相對較高井以少影響油量為目的，實施停5 h抽19 h、停6 h抽18 h；產量相對較低井以多節電為目的，執行停1 d抽1 d、停2 d抽1 d制度，傳統的間抽執行都是基于人工執行，間抽制度都是以24 h為周期，開井時間較長，間抽執行效果并未到達最佳。

2 效益評價方法研究

目前現場間抽執行主要以人工執行和不停機間抽設備輔助執行兩種方式，兩種方式都是通過確定合理的啟停機時間來實現間抽效益的提升，因此，針對不同的執行方式分類制定間抽尤為重要。為細化間抽效益評價方法，結合理論研究加深了間抽過程認識，為制度確定和效益計算提供依據[3]。

2.1 研究思路

據間抽井效果統計，主要影響因素有產量、電量兩項；次要影響因素有地面油水分離、水處理、運輸、作業費用等。為準確分析間抽效果，需要解決的關鍵問題是準確計量間抽產量、間抽井電量數據，分析不同井相關規律，并確定計算方法，從而指導間抽制度的優選。

2.2 技術方案

2.2.1 間抽井動液面變化規律

間歇抽油制度包括兩個參數：一是停抽時間TS；二是抽油時間TP[4]。在停抽周期TS內，井口不出液。由于油井動液面處于恢復狀態，因此流壓一直處于上升狀態并高于連續抽油時的流壓，導致地層流入油套環空的液量隨流壓上升而降低；在抽油時間TP內，抽油泵將油套環空內流體抽汲到油管內并舉升到地面，井口產液。在抽油泵抽汲舉升原油的同時，地層內流體連續流入到油套環空內。雖然抽油泵抽汲液體導致液面逐漸降低，但由于在抽油過程中，液面仍然高于連續抽油的液面，即流壓高于連續抽油的流壓，因此在抽油過程中，地層流入井筒的液量也有所降低[5]。在停抽周期TS內，任意時刻動液面變化規律可由Vogel方程描述地層的滲液能力求取。

當靜壓低于油井飽和壓力時，油井流入特性曲線為：

式中：qin為流入液量，m3/d；pr為地層靜壓，Pa；pf為井底流壓，Pa；qmax為地層瞬時最大滲液量，m3/d。

當靜壓高于油井飽和壓力時，油井流入特性曲線為：

式中：J為采油指數，m3/(Pa·d)；pb為油井飽和壓力，Pa。

利用油井流入特征曲線方程可知，要減少間抽影響產量，井底流壓值不應有太大的波動，因此，停機時間應當合理且時間較短。

在抽油時間TP內，主要依靠抽油泵正常工作導致動液面變化，影響泵效的主要參數包括柱塞的有效沖程系數、充滿系數、泵的漏失系數、沉沒壓力條件下溶氣原油的體積系數等[6]，應用抽油泵排量公式可以計算。根據影響因素分析結果，在油藏參數與抽汲參數一定的條件下，油井產液量(即抽油泵的實際排量)是沉沒壓力與泵排出壓力的函數[7]，反應了動液面變化規律見圖1。

圖1 動液面變化規律曲線

在間抽措施開井過程中，由于油藏參數與抽汲參數未發生變化，開井后經過連續抽汲，動液面恢復至連抽狀態。

2.2.2 間抽井能耗情況研究

生產井能耗主要由電動機提供，通過抽油機井四連桿機構，經抽油桿傳至井下。根據抽油機的能量傳遞順序，單井間抽能耗的計算，需要考慮電動機、機型、抽油桿組合、泵徑等影響參數[8]。在整個間抽周期內油井的瞬時排量與油井動液面均在不斷的變化，因此電動機的瞬時輸入功率也在不斷的變化，可根據電動機瞬時輸入功率與平均輸入功率公式，求得間抽過程中電動機的瞬時功率，進而可以求得一個間抽周期內的耗電量與間歇抽油油井一天的平均日耗電[9]。

式中：Pz為開井段耗電量，k Wh；Tp為開井時間，h；Ts為停抽時間，h；PMI(t)為電動機瞬時功率，kW；Pd為日耗電，k Wh。

油井采用間歇生產后節電率可以表示為：

式中：ηdP為節電率，%；P0為連抽日耗電，kWh。

能耗消耗主要發生在開井時間段，因此，一個周期內開井時間越長，能耗消耗就越大。開井時間的長短，直接決定了節約電量效果。結合間抽過程分析，要保障間抽措施實現停機時間段少影響油，開井時間段保持高效生產，只有采取短周期、高頻次的間抽方式。

2.2.3 間抽井經濟效益情況研究

油井在生產原油的過程中還需投入相應的費用，其中需要考慮的因素有:噸油銷售價格、噸油資源稅額、噸液材料費、噸液燃料費、噸液動力費、單井平均井下作業費、單井平均測試費、單井平均修理費、電價等，通過綜合考慮油井的產出與投入[10]，對比連續抽油和間抽抽油的平均日經濟效益，從而獲得抽油機井間抽效益分析結果。

根據以上各種影響因素和分析結果，建立的間抽計算模型。利用油井在生產的過程中還需投入相應的費用，綜合油井的產出與投入，形成計算連續抽油油井的平均日經濟效益。

式中：B0為日經濟效益，元；Q0為日產液，t/d；nw為含水率，%；ρo為油密度，t/m3；ρw為水密度，t/m3；Fo為噸油銷售價格，元/t；Ft為噸油資源稅額，元/t；Fm為噸液材料費，元/t；Ff為噸液燃料費，元/t；Fd為噸液動力費，元/t；Fw為單井平均井下作業費，元/(a·t)；Fz為單井設備平均折舊費，元/(a·t)；Fc為單井平均測試費，元/(a·t)；Fr為單井平均修理費，元/(a·t)；Fe為電費單價，元/k Wh。

3 應用實例

以X區塊A井間抽效果為例，該井為單趟回油管線，避免了井間量油干擾，導致量油數據不準；該井計量間設有連續量油裝置，可準確計量間抽產量。模擬間抽動液面隨時間變化關系見圖2、實測間抽井底流壓隨時間變化關系見圖3。制定了不同的間抽制度，并進行驗證，間抽執行效果對比見表1。

圖2 模擬間抽動液面隨時間變化關系

圖3 實測間抽井底流壓隨時間變化關系

表1 間抽執行效果對比

以人工間抽停6 h抽18 h制度與不停機間抽2 h抽5.1 h為例，兩項制度的啟停時間基本接近，人工間抽產量8.41 t、電量97.58 k Wh、效益18.62元，不停機間抽產量9.84 t、電量95.07 kWh、效益65.96元，從產量和效益兩方面來對比，不停機間抽的啟機時間稍長，但是耗電量基本接近，但產量影響比例明顯下降；在相同啟停時間、周期接近的前提下，利用不停機間抽技術執行多頻次的周期，效果更優。

總體來看，應用連續量油裝置計量A井11種不同間抽制度下產量，通過計算結果對比，間抽效益高于連抽效益，且合理的間抽制度能夠將間抽效益更優化。通過各項制度數據對比，開展間抽執行能夠有效改善油田低產井效益，通過以經濟效益為指標優選出效益最優制度0.5 h抽0.5 h。根據上述研究成果，開展A井間抽執行，該井執行間抽執行時間為4—10月底，累計執行時間240天，執行制度為停0.5 h抽0.5 h，單井增加效益2.19萬元。

4 結論

1）在排除電動機、抽油泵、生產參數等客觀因素的影響間抽效果的前提下，間抽制度是影響間抽效果的主要原因。

2）針對低產低效井，開展間抽措施，單井效益有明顯提升，執行多頻次間抽制度較長周期間抽效益更優。同時，利用不停機間抽裝置，可執行最優間抽制度，效益相對于人工間抽有較大提高。