吳永強(qiáng) 李洪濤 王平

摘要：作為機(jī)采井措施調(diào)整和參數(shù)優(yōu)化的決策依據(jù)，油井工況日益受到重視，利用系統(tǒng)效率指標(biāo)可將油井工況、產(chǎn)能、舉升工藝和節(jié)能降耗有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)。目前各油田都開展了提高機(jī)采井系統(tǒng)效率的工作。提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率主要有以下途徑：應(yīng)用節(jié)能型技術(shù)設(shè)備，主要有節(jié)能型抽油機(jī)、節(jié)能電動(dòng)機(jī)、節(jié)能控制器等，以及在井下管桿設(shè)計(jì)中使用新工藝；加強(qiáng)抽油機(jī)井科學(xué)管理，包括機(jī)桿泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)，調(diào)抽油機(jī)平衡，抽油機(jī)井的保養(yǎng)維護(hù)等。在投入相當(dāng)?shù)那闆r下，不同產(chǎn)能狀況、不同措施途徑所取得的效果不同。針對(duì)影響系統(tǒng)效率的單井敏感性因素和區(qū)塊產(chǎn)能條件、技術(shù)設(shè)備條件進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，并以此給出評(píng)價(jià)系統(tǒng)效率的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：油井；工況；系統(tǒng)效率；潛分析；評(píng)價(jià)方法

從單井節(jié)點(diǎn)效率的敏感性因素方面分析抽油機(jī)井系統(tǒng)效率潛能。應(yīng)用有桿泵抽油系統(tǒng)輸入功率計(jì)算理論，建立了抽油機(jī)井系統(tǒng)效率潛力評(píng)價(jià)系統(tǒng)，通過(guò)采油指數(shù)建立了系統(tǒng)效率與區(qū)塊產(chǎn)能間的關(guān)系，分析了區(qū)塊產(chǎn)能條件、技術(shù)設(shè)備條件對(duì)可提高系統(tǒng)效率水平的影響。針對(duì)油田抽油機(jī)井系統(tǒng)效率水平狀況及提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率采取措施應(yīng)考慮的相關(guān)因素進(jìn)行了評(píng)價(jià)，量化了抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的提升潛力。通過(guò)綜合產(chǎn)能差異、技術(shù)設(shè)備條件實(shí)施系統(tǒng)效率潛力優(yōu)化，提高了 11.12 個(gè)百分點(diǎn)。

1 單井系統(tǒng)效率敏感性分析

要找到可提高系統(tǒng)效率潛力所在，必須針對(duì)單井抽油系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)效率影響的敏感性加以分析。在有桿泵抽油系統(tǒng)中，機(jī)采井系統(tǒng)效率可分為地面和地下兩大部分。其中地面設(shè)備對(duì)系統(tǒng)效率影響主要取決于光桿載荷、光桿功率、四連桿機(jī)構(gòu)效率、減速箱和電動(dòng)機(jī)效率等，其效率損失也主要集中在井口盤根、四連桿機(jī)構(gòu)、皮帶減速器以及電動(dòng)機(jī)上。通過(guò)常規(guī)的優(yōu)化措施在井口盤根、四連桿機(jī)構(gòu)、皮帶減速器方面提高的效率較低，工作重點(diǎn)主要集中在降低電動(dòng)機(jī)輸入功率方面。

多因素敏感性分析假定條件是同時(shí)變動(dòng)因素互相獨(dú)立，考慮以上各影響因素相互關(guān)聯(lián)，做抽油系統(tǒng)單因素敏感性分析，即單井優(yōu)化前后產(chǎn)能不變（其他效率影響不變），按目前使用節(jié)能電動(dòng)機(jī)平均有功節(jié)電效果 10%計(jì)算，可提高系統(tǒng)效率 3.73個(gè)百分點(diǎn)。預(yù)測(cè)通過(guò)抽汲參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)可降低的電動(dòng)機(jī)輸入功率可按下式計(jì)算：

按油田目前抽油機(jī)井產(chǎn)能水平，以平均可下調(diào)沖速 2 min- 1計(jì)算，有功功率可降低 2.98 k W，可增加系統(tǒng)效率 14 個(gè)百分點(diǎn)。井下效率損失主要集中在抽油泵和抽油桿柱上。提高井下效率常用措施需通過(guò)增大泵效實(shí)現(xiàn)，以原生產(chǎn)狀況正常井為例，僅通過(guò)參數(shù)調(diào)整可提高泵效5%～10%，按此計(jì)算可提高系統(tǒng)效率 5個(gè)百分點(diǎn)。綜上所述，提高系統(tǒng)效率以抽汲參數(shù)優(yōu)化效果最佳，節(jié)能設(shè)備使用效果次之。為保證單井產(chǎn)能水平不變，抽汲參數(shù)優(yōu)化須結(jié)合增大沖程、更換大泵等措施。

2 區(qū)塊產(chǎn)能與系統(tǒng)效率提高潛力的關(guān)系

由系統(tǒng)效率 η 定義可知：

抽油系統(tǒng)有效功率不但與泵排液能力有關(guān)，而且與油井產(chǎn)能有密切關(guān)系。要分析系統(tǒng)效率提高潛力、確定通過(guò)節(jié)能工作可提高系統(tǒng)效率上限，必須建立油井區(qū)塊產(chǎn)能條件、生產(chǎn)設(shè)備差異性與系統(tǒng)效率間的關(guān)系。

2.1 區(qū)塊產(chǎn)能與系統(tǒng)效率的關(guān)系

抽油機(jī)井各機(jī)型系統(tǒng)效率情況統(tǒng)計(jì)表明，配備不同型號(hào)設(shè)備的抽油機(jī)井系統(tǒng)效率水平差異較大。原因是油井設(shè)備選擇是按產(chǎn)能大小設(shè)計(jì)，油井原始產(chǎn)能狀況很大程度上決定了該井可達(dá)到的最高系統(tǒng)效率水平。

為建立系統(tǒng)效率指標(biāo)和機(jī)采井區(qū)塊產(chǎn)能狀況的關(guān)系，選擇采油指數(shù)作為建立系統(tǒng)效率與區(qū)塊產(chǎn)能關(guān)系的中間媒介，以此建立系統(tǒng)效率與油井區(qū)塊特性、技術(shù)裝備條件間的關(guān)系。采油指數(shù)是反映油層性質(zhì)、流體物性、完井條件及泄油面積等與產(chǎn)量之間關(guān)系的綜合指標(biāo)。其數(shù)值等于單位壓差下的油井產(chǎn)量，可用來(lái)評(píng)價(jià)和分析油井的生產(chǎn)能力。

由圖 1 可知，為保持相同系統(tǒng)效率水平，三次加密井要求的油藏產(chǎn)能狀況更好。區(qū)塊產(chǎn)能性越差，其所能達(dá)到系統(tǒng)效率指標(biāo)越低。油井的系統(tǒng)效率理論上可達(dá)到 100%，但越逼近其所要求的原始油藏或區(qū)塊產(chǎn)能性越高，實(shí)際不能達(dá)到。不同開采區(qū)塊、層位的系統(tǒng)效率逼近趨勢(shì)說(shuō)明，受油藏產(chǎn)能狀況條件影響，相應(yīng)可達(dá)到的系統(tǒng)效率水平不同。

2.2 油田系統(tǒng)效率水平評(píng)價(jià)及潛力分析

各不同區(qū)塊油田抽油機(jī)井平均系統(tǒng)效率水平可知，盡管還受其他因素影響，但不同區(qū)塊油藏產(chǎn)能水平差異決定了區(qū)塊系統(tǒng)效率整體水平的高低。同時(shí)受油藏區(qū)塊產(chǎn)能差異、技術(shù)設(shè)備條件影響，即使采取措施進(jìn)行優(yōu)化，可以提高系統(tǒng)效率幅度也有界限。以 104油田為例，按油井有效功率與產(chǎn)量等參數(shù)關(guān)系，實(shí)際上產(chǎn)液與功耗為互變函數(shù)，任一項(xiàng)改變都會(huì)影響另一項(xiàng)變化，直至達(dá)到新的關(guān)系平衡。為求得最大系統(tǒng)效率增值，假設(shè)有功能耗等其他生產(chǎn)參數(shù)不變，按現(xiàn)沉沒度 55.7 m，單井日產(chǎn)液最多可增加 2 t，由此可增加系統(tǒng)效率4.51 個(gè)百分點(diǎn)?？紤]到抽油機(jī)井用電動(dòng)機(jī)空耗，按此計(jì)算，通過(guò)采取措施，單井消耗功率最大可降低1.05 k W，系統(tǒng)效率可增加2.79 個(gè)百分點(diǎn)。實(shí)際上以能耗最低方法進(jìn)行系統(tǒng)效率優(yōu)化，油田平均可提高系統(tǒng)效率5個(gè)百分點(diǎn)。

3 提高系統(tǒng)效率方法及應(yīng)用效果

對(duì)于產(chǎn)能差的抽油機(jī)井，以應(yīng)用節(jié)能型技術(shù)設(shè)備為主，從降低能耗方面實(shí)現(xiàn)提高系統(tǒng)效率的目的。對(duì)于區(qū)塊產(chǎn)能狀況良好的抽油機(jī)井，應(yīng)最大化挖掘產(chǎn)能潛力，同時(shí)結(jié)合抽汲參數(shù)設(shè)計(jì)優(yōu)化，在經(jīng)濟(jì)化投入的前提下可適當(dāng)應(yīng)用節(jié)能型設(shè)備。在實(shí)施提高系統(tǒng)效率優(yōu)化試驗(yàn)中，充分考慮了不同井區(qū)塊產(chǎn)能差異、技術(shù)設(shè)備條件，按能耗最低原則，均最大程度上進(jìn)行了井下和地面的優(yōu)化調(diào)整。對(duì)于區(qū)塊產(chǎn)能狀況好的井，通過(guò)換大泵結(jié)合調(diào)整抽汲參數(shù)提高系統(tǒng)效率；對(duì)于產(chǎn)能狀況差的井在措施中優(yōu)先使用節(jié)能技術(shù)設(shè)備。由表 3 可知，在優(yōu)化工作中根據(jù)單井實(shí)際狀況選取不同側(cè)重點(diǎn)的優(yōu)化措施可獲得很好的效果。

對(duì)抽油機(jī)井系統(tǒng)效率進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，有利于更全面系統(tǒng)地進(jìn)行優(yōu)化措施手段的優(yōu)選，對(duì)機(jī)采井生產(chǎn)及管理指標(biāo)進(jìn)行考核管理。系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)應(yīng)考慮以下三點(diǎn)：應(yīng)同時(shí)包括單井節(jié)點(diǎn)效率損失評(píng)價(jià)以及分區(qū)塊、分層位、分井網(wǎng)評(píng)價(jià)在內(nèi)的整體評(píng)價(jià)；應(yīng)依據(jù)區(qū)塊產(chǎn)能差異性特點(diǎn)進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)；應(yīng)充分考慮現(xiàn)有抽汲設(shè)備生產(chǎn)能力對(duì)系統(tǒng)效率的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓二濤，黃偉，甘慶明，等. 低滲透油田抽油機(jī)井系統(tǒng)效率及評(píng)價(jià)指標(biāo)[J]. 石油礦場(chǎng)機(jī)械，2016，41（8）：69-72.