原國(guó)軍 (中石油吉林油田分公司新立采油廠工藝所,吉林松原 131109)

低滲透油田機(jī)采系統(tǒng)效率影響因素及提高措施研究

原國(guó)軍 (中石油吉林油田分公司新立采油廠工藝所,吉林松原 131109)

針對(duì)新立低滲透油田中深井影響機(jī)采系統(tǒng)效率的11項(xiàng)敏感因素進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、分析對(duì)比和定量分析。通過(guò)合理流壓、供排協(xié)調(diào)與提高系統(tǒng)效率關(guān)系研究以及提高系統(tǒng)效率與延長(zhǎng)油井免修期關(guān)系研究,并利用系統(tǒng)試井結(jié)果,確定了新立油田分區(qū)塊、不同含水井合理流壓范圍,劃定了參數(shù)調(diào)整界限,指導(dǎo)生產(chǎn)參數(shù)優(yōu)化,在提高機(jī)采系統(tǒng)效率、節(jié)能降耗的同時(shí),油井不減產(chǎn)或增產(chǎn),免修期得到了延長(zhǎng)。通過(guò)采取各項(xiàng)提高機(jī)采系統(tǒng)效率措施,機(jī)采系統(tǒng)效率由2007年的19.9%提高到2011年的23.4%,油井免修期延長(zhǎng)50d;年平均節(jié)電398×104k W·h、增油552t。

系統(tǒng)效率;敏感性因素;合理流壓;延長(zhǎng)免修期

機(jī)采系統(tǒng)效率是衡量油田采油技術(shù)水平的主要指標(biāo)[1],油田電能45%以上消耗在采油工程系統(tǒng)上。因此,采油工程系統(tǒng)的節(jié)能降耗工作尤為重要。新立油田屬低產(chǎn)低滲油田,地層滲透率在10mD以下,油井平均日產(chǎn)液4.0t,2007年以前節(jié)能設(shè)備數(shù)量少、老化嚴(yán)重,油井生產(chǎn)參數(shù)不合理、泵效低,機(jī)采系統(tǒng)效率低,產(chǎn)液?jiǎn)魏母?節(jié)能空間大。因此,開(kāi)展提高機(jī)采系統(tǒng)效率研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究的總體原則和思路

開(kāi)展提高機(jī)采系統(tǒng)效率研究的總體原則是[2]:必須保證油井產(chǎn)量,節(jié)能不能以犧牲原油產(chǎn)量為代價(jià);必須將提高機(jī)采系統(tǒng)效率與延長(zhǎng)油井免修期相結(jié)合。

根據(jù)以上2條原則,確定提高機(jī)采系統(tǒng)效率研究思路[3]:①開(kāi)展系統(tǒng)效率影響因素研究,并進(jìn)行提高系統(tǒng)效率措施試驗(yàn)評(píng)價(jià);②開(kāi)展油井合理流壓研究,使油井達(dá)到供排協(xié)調(diào),提高系統(tǒng)效率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)或不減產(chǎn);③開(kāi)展提高系統(tǒng)效率與延長(zhǎng)油井免修期關(guān)系研究。

2 影響機(jī)采系統(tǒng)效率的因素分析

2.1 抽油機(jī)部分

1)抽油機(jī)平衡指數(shù) 根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù),將平衡指數(shù)與系統(tǒng)效率關(guān)系數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸,確定抽油機(jī)平衡指數(shù)與系統(tǒng)效率的關(guān)系(見(jiàn)圖1)。

從圖1可以看出,平衡指數(shù)在0.8～1.2時(shí)抽油機(jī)系統(tǒng)效率最高,耗電量最低。因此,將平衡指數(shù)0.8～1.2作為抽油機(jī)系統(tǒng)效率達(dá)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn),在實(shí)際工作中,從設(shè)備使用壽命考慮,平衡指數(shù)實(shí)際執(zhí)行0.8～1.0。

2)抽油機(jī)負(fù)載率 隨著抽油機(jī)負(fù)載率上升,系統(tǒng)效率隨之提高,抽油機(jī)負(fù)載率應(yīng)大于50%。

圖1 平衡指數(shù)與系統(tǒng)效率關(guān)系

2.2 電機(jī)部分

1)電機(jī)經(jīng)濟(jì)負(fù)載率 由圖2可以看出,當(dāng)電機(jī)負(fù)載率低于20%時(shí),隨著負(fù)載率的提高,電機(jī)運(yùn)行效率上升幅度較大;當(dāng)電機(jī)負(fù)載率高于20%時(shí),隨著負(fù)載率的提高,電機(jī)運(yùn)行效率上升緩慢;當(dāng)電機(jī)負(fù)載率高于40%時(shí),電機(jī)運(yùn)行效率基本穩(wěn)定在90%。據(jù)此,確定20%為抽油機(jī)電機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行負(fù)載率底線。

圖2 電機(jī)負(fù)載率與電機(jī)效率的關(guān)系

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電機(jī)負(fù)載率20%以下的15口井進(jìn)行調(diào)整,平均電機(jī)負(fù)載率由13.5%提高到26.7%,平均單井日耗電由113k W·h降低到97.3k W·h,單井日節(jié)電15.7 k W·h,節(jié)電率13.7%;系統(tǒng)效率由15.9%提高到17.7%。

2)高轉(zhuǎn)差率雙速電機(jī)、稀土電機(jī)和節(jié)能箱 高轉(zhuǎn)差率雙速電機(jī)與普通電機(jī)相比節(jié)電效果顯著,統(tǒng)計(jì)13口更換雙速電機(jī)井,單井節(jié)電率達(dá)到18%～25%,提高系統(tǒng)效率達(dá)到2%以上。

稀土電機(jī)與普通電機(jī)相比節(jié)電效果明顯,功率因數(shù)提高到0.9以上,對(duì)比18口更換稀土電機(jī)井,平均單井日節(jié)電23.4k W·h,節(jié)電率達(dá)到20.9%,系統(tǒng)效率提高2.5%以上。

對(duì)25口節(jié)能箱井進(jìn)行測(cè)試,表明節(jié)電箱與普通配電箱相比,單井平均功率因數(shù)提高0.32,單井日節(jié)電21.3k W·h,平均單井系統(tǒng)效率提高2.1%。

2.3 抽油機(jī)皮帶松緊、盤(pán)根盒松緊、光桿居中度

1)皮帶壓緊 通過(guò)對(duì)吉大5井和吉+13-14井的2口井不同皮帶壓緊程度下耗電測(cè)試表明,皮帶壓緊1.5指時(shí)耗電最低。

2)盤(pán)根盒松緊 通過(guò)對(duì)吉大5井和吉+13-14井的2口井盤(pán)根盒松緊的日耗電測(cè)試表明,松(跑氣)時(shí)耗電最低,盤(pán)根盒壓緊1圈日耗電平均增加13.6k W·h。油井生產(chǎn)時(shí),在保證盤(pán)根不漏的情況下將盤(pán)根盒調(diào)到最松。

3)光桿居中度 通過(guò)對(duì)吉大5井和吉+13-14井的2口井光桿不同居中度日耗電的測(cè)試結(jié)果表明,光桿與盤(pán)根盒每偏1mm,平均日增加耗電3.4k W·h。應(yīng)保證油井井口與光桿同心。

表1 吉+8-9井沖數(shù)與系統(tǒng)效率測(cè)試數(shù)據(jù)表

2.4 井筒部分

1)沉沒(méi)度對(duì)系統(tǒng)效率的影響及合理沉沒(méi)度 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定數(shù)據(jù)表明,沉沒(méi)度55～85m時(shí)系統(tǒng)效率最高,確定新立油田合理沉沒(méi)度為55～85m。

2)泵效對(duì)系統(tǒng)效率的影響及經(jīng)濟(jì)泵效 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定數(shù)據(jù)表明,泵效越低,系統(tǒng)效率越低;把泵效30%確定為經(jīng)濟(jì)泵效。

3)生產(chǎn)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)效率的影響 為測(cè)試生產(chǎn)參數(shù)對(duì)油井系統(tǒng)效率的影響,對(duì)吉+8-9井在泵徑和沖程不變的情況下,進(jìn)行不同沖數(shù)下的系統(tǒng)效率測(cè)試,測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1所示。

從表1可以看出,低沖次運(yùn)行的系統(tǒng)效率高,耗電低,降低1個(gè)沖次節(jié)電率在10%～20%,系統(tǒng)效率提高3%～5%。

3 提高機(jī)采系統(tǒng)效率的措施

3.1 合理流壓的確定

根據(jù)單井系統(tǒng)試井取得的油井合理流壓值,對(duì)全廠各區(qū)塊數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)回歸,初步確定合理流壓范圍如表2所示。

3.2 油井生產(chǎn)參數(shù)調(diào)整

表2 各區(qū)塊合理流壓表

控制油井在合理流壓下生產(chǎn),可通過(guò)合理選擇泵深及調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)實(shí)現(xiàn)。在調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)時(shí)有多種參數(shù)組合,哪種組合在實(shí)現(xiàn)合理流壓的同時(shí),系統(tǒng)效率最高,是研究的方向。

進(jìn)行不同泵徑、不同沖程、不同沖數(shù)在同一理論排量下的系統(tǒng)效率測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明,實(shí)現(xiàn)相同排量,保證油井合理流壓,在多種參數(shù)組合中,降低沖次,調(diào)大泵徑,系統(tǒng)效率提高顯著。也就是說(shuō),在保證合理流壓實(shí)現(xiàn)最大產(chǎn)能的情況下,采用長(zhǎng)沖程、小沖次、合理泵徑是提高系統(tǒng)效率的有效方法。

在確定了油井合理流壓,得出機(jī)采系統(tǒng)效率與合理流壓的關(guān)系后,如何調(diào)整參數(shù),分3步進(jìn)行:①根據(jù)合理流壓和合理沉沒(méi)度確定合理泵掛;②根據(jù)合理流壓和當(dāng)前實(shí)際產(chǎn)量預(yù)測(cè)調(diào)后產(chǎn)量,從而確定理論排量;③根據(jù)確定的理論排量,確定具體的工作參數(shù)(長(zhǎng)沖程、小沖次、合理泵徑原則),最大限度降低沖次。

吉64-12井是加深泵掛降低流壓的典型井,該井2006年5月11日帶泵加深泵掛,所在區(qū)合理流壓為2.5～4.5MPa,加深前流壓為4.79MPa,在合理區(qū)之外;加深后流壓降到3.95MPa,進(jìn)入合理區(qū),日產(chǎn)液量由2.92t上升到4.1t,系統(tǒng)效率提高5.7%。

吉+218-704井是降沖次提高流壓的典型井,該井沖次由6次調(diào)到4次,調(diào)前液面1002m,流壓2.66MPa,日產(chǎn)液量9.8t;調(diào)后液面上升到968m,流壓上升到3.58MPa,日產(chǎn)液量上升到12t。調(diào)后流壓上升0.92MPa,日產(chǎn)液量上升2.2t,系統(tǒng)效率提高3.46%。

3.3 優(yōu)化參數(shù)與延長(zhǎng)油井免修期

1)降低沖次對(duì)油井免修期的影響 桿疲勞失效程度跟抽油桿循環(huán)次數(shù)有關(guān),循環(huán)次數(shù)大于107次后,桿失效程度達(dá)90%以上,因此降低沖次可延緩桿疲勞,減少桿管磨損次數(shù),有利于免修期延長(zhǎng)。

2)增大泵徑降低沖次對(duì)油井免修期的影響 增大泵徑同時(shí)降低沖次減少桿管磨損,延緩桿疲勞,有利于油井免修期延長(zhǎng)。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果

根據(jù)上述提高機(jī)采系統(tǒng)效率研究成果,2007～2011年開(kāi)展機(jī)采節(jié)能措施,在調(diào)參和加深泵掛井以控制油井合理流壓為先決條件,提高系統(tǒng)效率的同時(shí)達(dá)到增產(chǎn)的目的。

5年來(lái)共開(kāi)展提高機(jī)采系統(tǒng)效率措施8項(xiàng)13682井次,節(jié)電1992×104k W·h,其中更換節(jié)能電機(jī)524臺(tái),節(jié)電箱432臺(tái),調(diào)參2840井次,間抽512井次,調(diào)平衡5921井次,調(diào)皮帶松緊1258井次,調(diào)井口居中及盤(pán)根盒松緊2195井次。具體情況如表3所示。

表3 新立油田提高機(jī)采系統(tǒng)效率工作量及效果

5 結(jié)語(yǔ)

該技術(shù)已在新立油田完成試驗(yàn)和推廣應(yīng)用5年,取得很好的效果,目前已經(jīng)趨于成熟,為新立油田提高機(jī)采系統(tǒng)效率提供了技術(shù)支撐。該項(xiàng)技術(shù)研究是規(guī)律性研究,因此具有普遍應(yīng)用和推廣價(jià)值,可以在同類(lèi)油田推廣應(yīng)用,對(duì)油田整體節(jié)能降耗、實(shí)現(xiàn)高效開(kāi)發(fā)具有指導(dǎo)意義。

[1]王鴻勛,張琪.采油工藝原理[M].北京:石油工業(yè)出版社,1989.

[2]李穎川.采油工程[M].北京:石油工業(yè)出版社,2009.

[3]俞伯炎,吳照云,孫德剛.石油工業(yè)節(jié)能技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2000.

[編輯]辛長(zhǎng)靜

TE327

A

1673-1409(2014)26-0093-03

2014-03-15

原國(guó)軍(1962-),男,工程師,現(xiàn)主要從事機(jī)械采油管理方面的研究工作。