翟茜茜（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

某油田現(xiàn)有聚驅(qū)井301 口，約占全部機(jī)采井總數(shù)的16%，從2018年以來(lái)，年均有效增產(chǎn)措施占總有效措施的41.6%。增產(chǎn)的同時(shí)帶來(lái)的高耗電成為近兩年機(jī)采耗電居高不下的原因之一。以下選取一口壓裂效果顯著的聚驅(qū)抽油機(jī)井作為措施后高耗能治理研究對(duì)象，試圖尋求降低耗電量的方法。

1 聚驅(qū)井措施后沉沒(méi)度調(diào)整

A 井是2015 年12 月投產(chǎn)的一口聚驅(qū)井，位于某聚驅(qū)工業(yè)區(qū)塊。投產(chǎn)初期日產(chǎn)液77.9 t，日產(chǎn)油2.3 t，后通過(guò)連通水井調(diào)整方案，日產(chǎn)液達(dá)到134 t，生產(chǎn)至2019年9月時(shí)發(fā)生抽油桿斷脫，但發(fā)生泵況前該井產(chǎn)液已降至28 t，降幅距峰值時(shí)對(duì)比已達(dá)79%，此時(shí)采聚濃度為21 mg/L，綜合含水83.2%，符合壓裂增產(chǎn)選井條件，遂于2019 年10 月結(jié)合檢泵時(shí)機(jī)對(duì)該井實(shí)施了多裂縫壓裂，A井壓裂前后效果對(duì)比見(jiàn)表1。

由這口井可以看出聚驅(qū)井壓裂后產(chǎn)液突增，且聚合物濃度上升較快。隨著聚合物濃度的增加，系統(tǒng)中混合流體的流動(dòng)特性變差，表現(xiàn)為地層中的滲流阻力增大；同時(shí)抽油桿管的摩擦阻力變大，這會(huì)導(dǎo)致地面負(fù)荷增大[1]。

系統(tǒng)效率公式：

式中：η為系統(tǒng)效率；Q為油井日產(chǎn)液量，m3/d；Hm為油井沉沒(méi)度，m；L為泵掛深度，m；ρ為產(chǎn)出液密度，kg/m3；g為重力加速度，g為9.8 m/s2；Po為井口油壓，MPa；pt為井口套壓，MPa；pi為輸入功率，MPa。

從公式1可以看出抽油機(jī)系統(tǒng)效率與沉沒(méi)度呈反相關(guān)，從系統(tǒng)效率角度考慮，若要提高系統(tǒng)效率，就要盡可能在保證泵沉沒(méi)壓力的前提下，降低沉沒(méi)液面[2]。

根據(jù)開(kāi)發(fā)需求，確定該井流壓范圍4.5～5.5 MPa，綜合考慮泵效和能耗因素，在保證產(chǎn)量要求前提下，以供排協(xié)調(diào)為原則，需要降低該井沉沒(méi)度和優(yōu)化地面參數(shù)[3]。因此于2019 年12 月12 日將該井沖程調(diào)大至4.2 m，日產(chǎn)液增至154 t，流壓降至6.66 MPa，采出液濃度升至81 mg/L，2020年3月再次調(diào)大地面參數(shù)，將沖次調(diào)至7.5 次/min，流壓降至4.97 MPa，沉沒(méi)度降至427.7 m[4]。

表1 A井壓裂前后效果對(duì)比

2 機(jī)型選擇方案制定

A井壓裂后周?chē)目谶B通水井配注方案整體上調(diào)，平均全井配注從70 m3上調(diào)至90 m3，日產(chǎn)液增幅較大，泵效始終高于77%，2020年6月借桿斷檢泵時(shí)機(jī)換大泵徑至83 mm，日產(chǎn)液增至178 t，載荷利用率78.43%，抽汲設(shè)備能否滿(mǎn)足油井產(chǎn)能的要求需要論證[5]。因此開(kāi)展了機(jī)型選擇方案制定。不同機(jī)型的懸點(diǎn)最大、最小載荷預(yù)測(cè)：

步驟一： 計(jì)算出已知抽油桿截面積、桿重、液柱重，公式如下：

步驟二：不同機(jī)型設(shè)定下的最大載荷、最小載荷計(jì)算，設(shè)機(jī)型為10型抽油機(jī)時(shí)公式如下：

步驟三：預(yù)測(cè)不同機(jī)型的載荷利用率，A 井不同機(jī)型選擇下載荷利用率預(yù)測(cè)見(jiàn)表2。

表2 A井不同機(jī)型選擇下載荷利用率預(yù)測(cè)

從表2可以看出，預(yù)裝14型抽油機(jī)的載荷利用率較低，且電動(dòng)機(jī)的裝機(jī)功率需求較大，10型抽油機(jī)相比14 型更能充分發(fā)揮設(shè)備潛力，能夠完全滿(mǎn)足措施后產(chǎn)能需求。因此，從節(jié)能和成本角度出發(fā)，決定繼續(xù)使用10型抽油機(jī)。

3 增產(chǎn)后高耗能治理措施

伴隨著壓裂后一系列放產(chǎn)措施帶來(lái)的產(chǎn)液量顯著增加，A井的機(jī)采耗電也出現(xiàn)了大幅增長(zhǎng)，日耗電量較投產(chǎn)初期增幅約187%，單耗增幅約14.9%，成為典型的高產(chǎn)液量、高耗電動(dòng)機(jī)采井，A井歷年能耗測(cè)試情況見(jiàn)表3。

分析耗電上升原因主要有：一是日產(chǎn)液上升1.5 倍，增加舉升耗電；二是舉升高度上升1.1 倍，增加舉升耗電；三是采聚濃度586 mg/L，上升27倍，黏度變大增加桿管摩擦損耗；四是抽油機(jī)電流平衡比48.9%，平衡度不夠增加機(jī)械摩擦損耗，存在電動(dòng)機(jī)做負(fù)功現(xiàn)象。

對(duì)此初步制定了兩個(gè)治理方向：與地質(zhì)結(jié)合，在保證產(chǎn)量的前提下合理調(diào)小參數(shù)；與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合，在保證安全的前提下科學(xué)調(diào)平衡。

3.1 抽汲參數(shù)選擇

與地質(zhì)部門(mén)結(jié)合后，該井確定可以調(diào)小參數(shù)生產(chǎn)。為了使該井在合理區(qū)生產(chǎn)，泵效要保證在40%～75%[6]。據(jù)此，從6 種參數(shù)組合里選定3 種滿(mǎn)足泵效合理區(qū)間的組合。在滿(mǎn)足油井產(chǎn)量的前提下，選擇能耗較低的參數(shù)匹配，采用長(zhǎng)沖程、低沖次進(jìn)行生產(chǎn)的原則[7]，最終確定沖程4.2 m，沖次5 次/min為最佳優(yōu)選方案，并于2020 年7 月1 日調(diào)整完畢，A井地面抽汲參數(shù)方案見(jiàn)表4。

表3 A井歷年能耗測(cè)試情況

表4 A井地面抽汲參數(shù)方案

表5 A井壓裂換大泵后能耗治理情況

3.2 平衡度調(diào)整

A 井2020 年7 月1 日調(diào)小參數(shù)后，電流平衡比由48.9%升至80.1%，但通過(guò)系統(tǒng)效率測(cè)試發(fā)現(xiàn)有功負(fù)值率為8.9%，負(fù)功依然存在。對(duì)此，結(jié)合該隊(duì)春檢設(shè)備維保進(jìn)度安排，參考油氣顯示分析儀建議，在2020 年7 月17 日通過(guò)功率平衡法對(duì)該井實(shí)施平衡調(diào)整，A井調(diào)小參后有功電參曲線見(jiàn)圖1。

圖1 A井調(diào)小參后有功電參曲線

3.3 高能耗治理效果

通過(guò)實(shí)施一系列措施后，A井能耗治理效果顯著：日耗電下降269.8 kWh，單耗下降1.13 kWh/t，功率因數(shù)提高0.051，系統(tǒng)效率上升26.86 個(gè)百分點(diǎn)，A 井壓裂換大泵后能耗治理情況見(jiàn)表5，系統(tǒng)做負(fù)功情況消失，功率法調(diào)平衡后電參曲線見(jiàn)圖2，截止11 月初共節(jié)省電費(fèi)1.5 萬(wàn)元，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

圖2 功率法調(diào)平衡后電參曲線

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1）聚驅(qū)抽油機(jī)井要綜合考慮因采出液濃度增加而導(dǎo)致流動(dòng)特性變差等生產(chǎn)特點(diǎn)[8]，在保證產(chǎn)量要求的前提下，以供排協(xié)調(diào)為原則，從系統(tǒng)效率角度出發(fā)，適當(dāng)降低沉沒(méi)度，平衡泵效和能耗的關(guān)系。

2）增產(chǎn)措施后的油井是否需要換大抽汲設(shè)備需要做詳細(xì)論證，避免裝機(jī)過(guò)大造成浪費(fèi)[9]。

3）選擇合理的工作制度可以提高電流平衡比，但電流平衡比不能完全反映出電動(dòng)機(jī)是否做負(fù)功。

4）功率法調(diào)平衡能有效改善抽油機(jī)作負(fù)功情況，同時(shí)可以降低耗電，提升整體系統(tǒng)效率[10]。