低產(chǎn)液抽油機井間抽節(jié)能技術的應用

王正偉

（大慶油田有限責任公司第八采油廠）

1 現(xiàn)狀

外圍油田所開發(fā)的油藏屬于低滲透、非均質油藏，儲層物性差，舉升方式以游梁抽油機為主，占比92.1%，隨著油田開發(fā)時期的延長和薄差油層儲量的動用，導致低產(chǎn)井大幅度增加，油井供排關系已經(jīng)不具備全天生產(chǎn)能力，舉升矛盾日益突出。目前抽油機井平均單井日產(chǎn)液4.4 t，平均單井日產(chǎn)油0.8 t，平均沉沒度168 m，平均泵效23.7 t，平均單井日耗電高達148.8 kWh，60%以上的井處于供液不足狀態(tài)，抽油泵在長期低沉沒度下運行，造成液擊現(xiàn)象，易發(fā)生桿管偏磨，增加檢泵率，從歷年偏磨規(guī)律來看，功圖長期顯示供液不足井偏磨占檢泵井的72.7%，針對生產(chǎn)現(xiàn)狀，摸索抽油機井間抽后液面隨時間變化規(guī)律和能耗數(shù)據(jù)，制定了合理的間抽制度[1]。

2 人工間抽

2.1 人工間抽原理

油井的產(chǎn)油能力與油層的供液能力和生產(chǎn)參數(shù)有關，油井生產(chǎn)時，在油井供油半徑內(nèi)形成壓降漏斗，油井關井后液面會逐漸恢復，在油井正常生產(chǎn)時關井，此時由于生產(chǎn)壓差較大，液面恢復速度較快，在油井產(chǎn)生一定沉沒度后，由于套管環(huán)空壓力增加，生產(chǎn)壓差減小，液面增長速度變緩，此時開井不影響產(chǎn)量，油井開井后，由于地層的供液能力小于抽油泵的抽汲能力，液面會迅速下降，液面下降到正常生產(chǎn)水平時，為最佳關井時間[2]。采用理論公式法確定關井時液面恢復速度和開井后液面恢復速度較為復雜，可操作不強，與實際會有偏差，所以為了確定合理的工作制度，找出開關井后液面的變化規(guī)律，應從現(xiàn)場出發(fā)，開展連續(xù)液面測試現(xiàn)場試驗，以確定合理的間抽制度[3]。

2.2 現(xiàn)場試驗

為了確定某作業(yè)區(qū)所在油藏的液面上升規(guī)律，確定最佳液面開井時間，現(xiàn)場選取4 口井，產(chǎn)液量相同的不同參數(shù)井進行開關井試驗。試驗井停機時間與沉沒度變化曲線見圖1，當沉沒度較低時，液面恢復較快，隨著沉沒度增加，生產(chǎn)壓差減小，液面恢復速度逐漸變慢[4]，從試驗數(shù)據(jù)上來看沉沒度在350～400 m，液面恢復速度快，基本趨于線性恢復，此時間段任意時間開井，基本不影響產(chǎn)量，沉沒度超過400 m 恢復速度趨于變緩，曲線變緩時間約為24 h，因此確定關井時間為24 h。

圖1 試驗井停機時間與沉沒度變化曲線

試驗井啟機時間與沉沒度變化曲線見圖2，從開井后液面變化曲線上看，開井初期動液面下降較快，1#井（沖程2 m，沖次4 次/min）開井后恢復到原有水平大約經(jīng)過8 h，2#井（沖程2 m，沖次6 次/min）和3#井（沖程3 m，沖次4 次/min）大約需要5 h，4#井（沖程3 m，沖次6次/min）大約需要4 h。

圖2 試驗井啟機時間與沉沒度變化曲線

分別測試4 口井按間抽制度執(zhí)行后的能耗數(shù)據(jù)，得出泵徑38 mm、產(chǎn)液小于2 t 井平均間抽時間關井24 h，開井為5.5 h，平均日耗電30.8 kWh，平均單井日節(jié)電82.4 kWh。產(chǎn)液小于2 t 井（泵徑38 mm、32 mm）間抽時間與日耗電對比見表1。泵徑32 mm 時，平均間抽時間關井24 h，開井為8 h，平均日耗電40.6 kWh，平均單井日節(jié)電71.2 kWh。

表1 產(chǎn)液小于2 t 井泵徑38 mm、32 mm 間抽時間與日耗電對比

不同日產(chǎn)液井分泵徑和分參數(shù)反復摸索驗證和能耗分析，形成產(chǎn)液小于5 t 井的不同產(chǎn)液與不同泵徑間抽制度日耗電對比見表2，共10 種間抽制度，實現(xiàn)了分類間抽管控，通過制度比對，生產(chǎn)參數(shù)越大、開井時間越短、越節(jié)電。

表2 產(chǎn)液小于5 t 井的不同產(chǎn)液與不同泵徑間抽制度日耗電對比

2.3 現(xiàn)場應用

目前該油田日產(chǎn)液小于或等于5 t 井，占比71.1%，為主要挖潛對象，全面實施間抽，小于2 t井 為664 口、2～3 t 井1 174 口、3～4 t 井1 074 口、4～5 t 井751 口，井數(shù)共計為3 663 口，應用10 種間抽管理制度，達到了有效的節(jié)能降耗的目的。

1）經(jīng)濟效益。該油田3 663 口人工間抽井平均單井日節(jié)電78.5 kWh，平均單井系統(tǒng)效率提高3.8 個百分點，考慮雨季影響，全年累計節(jié)電6 730.9×104kWh，節(jié)省費用4 038.54 萬元。

2）存在問題。一是外圍井距遠、井位分散，啟停井的工作量很大，最少啟停井的工作量將達到間抽井次的兩倍以上；二是隨著新井投產(chǎn)，生產(chǎn)規(guī)模逐年增大，井數(shù)每年都增加，但用工人數(shù)量逐年下降，人員不足矛盾突出；三是受雨季、道路等影響，人工間抽制度執(zhí)行較困難，結蠟嚴重井停井后啟機困難[5]。

3 不停機間抽

3.1 不停機間抽原理

為緩解人工間抽的矛盾，引入不停機間抽工藝，對在用抽油機井加裝微電腦控制器，以整周運行與小幅度擺動運行組合方式的運行形態(tài)，將長時間停機的常規(guī)間抽工藝提升為曲柄低耗擺動、用地面上擺動和地下不動的方式代替人工間抽生產(chǎn)中的停機靜止等待的方式[6]，井下抽油泵停抽、抽油機不停機的周期高效間抽工藝，同時人工間抽方式下的停機啟動的過程被兩種運動方式間的動態(tài)轉換的過程取代，直接消除了人工啟動安全隱患的風險，啟機時，通過曲柄的往復擺動方式積累勢能[7]，借助勢能向動能的轉換使電動機達到了正常轉速，即使無論多么密集的啟抽都不會造成設備損傷和系統(tǒng)的沖擊，具有啟機過程負荷輕和無沖擊的特性，抽汲過程具有良好的泵效和系統(tǒng)效率，并且運行時可以采用工頻直通驅動，降低了對電動機驅動器裝機功率的要求。

3.2 不停機間抽工作制度

可實現(xiàn)單井間抽制度個性化設計。以IPR 生產(chǎn)曲線為依據(jù)，以穩(wěn)定流壓生產(chǎn)、保證系統(tǒng)效率為基本原則，通過不停機間抽高效設計線路，確定最佳的抽汲時間和搖擺時間，一般30 min 為1 個周期，30 min 內(nèi)任意可調(diào)，通過液面恢復法估算油井產(chǎn)量，結合單井泵徑、沖程、沖次等生產(chǎn)參數(shù)，按照單井的最佳泵效人工設定抽汲時間和擺動時間，抽油機按照設定時間進行不停機間抽運行，不停機間抽工作制度見表3，多樣化的間抽方式可實現(xiàn)節(jié)能效果最大化[8]。

表3 不停機間抽工作制度

3.3 技術優(yōu)勢

1）通過無極調(diào)整抽汲時間，解決了低產(chǎn)井調(diào)參難的問題，不停機間抽高效運行控制方式可以任意調(diào)整抽汲時間從而達到調(diào)整排量的目的，保證供排平衡[9]。

2）能夠持續(xù)保持高泵效生產(chǎn)，人工間抽關井時間長，液面波動范圍在150～300 m，且開井生產(chǎn)后高效生產(chǎn)時間較短，不停機間抽與人工間抽沉沒度變化曲線見圖3。不停機間抽液面波動范圍小，產(chǎn)液5 t 井30 min 動液面恢復僅13.1 m，液面穩(wěn)定，可以實現(xiàn)連續(xù)高泵效生產(chǎn)，不停機間抽沉沒度變化見圖4。

圖3 不停機間抽與人工間抽沉沒度變化曲線

圖4 不停機間抽沉沒度變化

3）無人值守的自動間抽采油，降低管理難度和成本，與常規(guī)間抽相比，降低人工啟停抽油機的勞動強度，節(jié)省人工成本、車輛費用，提高間抽的運行效率。

4）具有延長檢泵周期、降低作業(yè)檢泵率的功效，實施后，泵況明顯改善，充滿度大幅提高，消除供液不足帶來的液擊及干磨問題，延長泵使用壽命；減少桿管磨損次數(shù)，延長桿管使用壽命[10]。

3.4 現(xiàn)場應用

該油田應用1 296 口，全部為定時不停機間抽，前期按產(chǎn)液分級執(zhí)行6 種間抽制度，平均單井運行16 min 擺動14 min，單井日節(jié)電54.6 kWh，節(jié)電率36%，全年累計節(jié)電1 642.3×104kWh，節(jié)省費用958.38 萬元。

一是平均泵效由20.5%提升到了34.6%，提高了14.1 個百分點；二是平均系統(tǒng)效率由10.1%提升到14.3%，提高了4.2 個百分點；三是有效的延長了抽油桿的使用壽命，減少了偏磨、桿斷、桿脫井的發(fā)生。

4 結論和建議

1）抽油機不停機間抽采油技術能夠保證泵時刻處于充滿狀態(tài)，使油井能夠充分利用優(yōu)勢，節(jié)電效果明顯，產(chǎn)能得到了保障。

2）低滲透油田采油間抽采油是今后油田降本增效的重要手段，同時對油井工作制度需進一步優(yōu)化，達到更好的節(jié)能目的。

3）在泵徑相同的情況下制定間抽制度，小參數(shù)實施間抽和大參數(shù)實施間抽相比較，大參數(shù)實施間抽效率更高、節(jié)能效果更好。

4）不停機采油技術與人工間抽相比，具有節(jié)能作用和提高效率的作用，同時打破了人工間抽采油技術的局限性，對于石油開發(fā)的高效性具有重要的意義。