王正偉

（大慶油田有限責(zé)任公司第八采油廠）

1 現(xiàn)狀

外圍油田所開(kāi)發(fā)的油藏屬于低滲透、非均質(zhì)油藏，儲(chǔ)層物性差，舉升方式以游梁抽油機(jī)為主，占比92.1%，隨著油田開(kāi)發(fā)時(shí)期的延長(zhǎng)和薄差油層儲(chǔ)量的動(dòng)用，導(dǎo)致低產(chǎn)井大幅度增加，油井供排關(guān)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(jī)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(méi)度168 m，平均泵效23.7 t，平均單井日耗電高達(dá)148.8 kWh，60%以上的井處于供液不足狀態(tài)，抽油泵在長(zhǎng)期低沉沒(méi)度下運(yùn)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(lái)看，功圖長(zhǎng)期顯示供液不足井偏磨占檢泵井的72.7%，針對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)狀，摸索抽油機(jī)井間抽后液面隨時(shí)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(guān)，油井生產(chǎn)時(shí)，在油井供油半徑內(nèi)形成壓降漏斗，油井關(guān)井后液面會(huì)逐漸恢復(fù)，在油井正常生產(chǎn)時(shí)關(guān)井，此時(shí)由于生產(chǎn)壓差較大，液面恢復(fù)速度較快，在油井產(chǎn)生一定沉沒(méi)度后，由于套管環(huán)空壓力增加，生產(chǎn)壓差減小，液面增長(zhǎng)速度變緩，此時(shí)開(kāi)井不影響產(chǎn)量，油井開(kāi)井后，由于地層的供液能力小于抽油泵的抽汲能力，液面會(huì)迅速下降，液面下降到正常生產(chǎn)水平時(shí)，為最佳關(guān)井時(shí)間[2]。采用理論公式法確定關(guān)井時(shí)液面恢復(fù)速度和開(kāi)井后液面恢復(fù)速度較為復(fù)雜，可操作不強(qiáng)，與實(shí)際會(huì)有偏差，所以為了確定合理的工作制度，找出開(kāi)關(guān)井后液面的變化規(guī)律，應(yīng)從現(xiàn)場(chǎng)出發(fā)，開(kāi)展連續(xù)液面測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，以確定合理的間抽制度[3]。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

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(kāi)井時(shí)間，現(xiàn)場(chǎng)選取4 口井，產(chǎn)液量相同的不同參數(shù)井進(jìn)行開(kāi)關(guān)井試驗(yàn)。試驗(yàn)井停機(jī)時(shí)間與沉沒(méi)度變化曲線見(jiàn)圖1，當(dāng)沉沒(méi)度較低時(shí)，液面恢復(fù)較快，隨著沉沒(méi)度增加，生產(chǎn)壓差減小，液面恢復(fù)速度逐漸變慢[4]，從試驗(yàn)數(shù)據(jù)上來(lái)看沉沒(méi)度在350～400 m，液面恢復(fù)速度快，基本趨于線性恢復(fù)，此時(shí)間段任意時(shí)間開(kāi)井，基本不影響產(chǎn)量，沉沒(méi)度超過(guò)400 m 恢復(fù)速度趨于變緩，曲線變緩時(shí)間約為24 h，因此確定關(guān)井時(shí)間為24 h。

圖1 試驗(yàn)井停機(jī)時(shí)間與沉沒(méi)度變化曲線

試驗(yàn)井啟機(jī)時(shí)間與沉沒(méi)度變化曲線見(jiàn)圖2，從開(kāi)井后液面變化曲線上看，開(kāi)井初期動(dòng)液面下降較快，1#井（沖程2 m，沖次4 次/min）開(kāi)井后恢復(fù)到原有水平大約經(jīng)過(guò)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(yàn)井啟機(jī)時(shí)間與沉沒(méi)度變化曲線

分別測(cè)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(shí)間關(guān)井24 h，開(kāi)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(shí)間與日耗電對(duì)比見(jiàn)表1。泵徑32 mm 時(shí)，平均間抽時(shí)間關(guān)井24 h，開(kāi)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(shí)間與日耗電對(duì)比

不同日產(chǎn)液井分泵徑和分參數(shù)反復(fù)摸索驗(yàn)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(duì)比見(jiàn)表2，共10 種間抽制度，實(shí)現(xiàn)了分類間抽管控，通過(guò)制度比對(duì)，生產(chǎn)參數(shù)越大、開(kāi)井時(shí)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(duì)比

2.3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)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(duì)象，全面實(shí)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?dāng)?shù)共計(jì)為3 663 口，應(yīng)用10 種間抽管理制度，達(dá)到了有效的節(jié)能降耗的目的。

1）經(jīng)濟(jì)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(gè)百分點(diǎn)，考慮雨季影響，全年累計(jì)節(jié)電6 730.9×104kWh，節(jié)省費(fèi)用4 038.54 萬(wàn)元。

2）存在問(wèn)題。一是外圍井距遠(yuǎn)、井位分散，啟停井的工作量很大，最少啟停井的工作量將達(dá)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?dāng)?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(jié)蠟嚴(yán)重井停井后啟機(jī)困難[5]。

3 不停機(jī)間抽

3.1 不停機(jī)間抽原理

為緩解人工間抽的矛盾，引入不停機(jī)間抽工藝，對(duì)在用抽油機(jī)井加裝微電腦控制器，以整周運(yùn)行與小幅度擺動(dòng)運(yùn)行組合方式的運(yùn)行形態(tài)，將長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)的常規(guī)間抽工藝提升為曲柄低耗擺動(dòng)、用地面上擺動(dòng)和地下不動(dòng)的方式代替人工間抽生產(chǎn)中的停機(jī)靜止等待的方式[6]，井下抽油泵停抽、抽油機(jī)不停機(jī)的周期高效間抽工藝，同時(shí)人工間抽方式下的停機(jī)啟動(dòng)的過(guò)程被兩種運(yùn)動(dòng)方式間的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換的過(guò)程取代，直接消除了人工啟動(dòng)安全隱患的風(fēng)險(xiǎn)，啟機(jī)時(shí)，通過(guò)曲柄的往復(fù)擺動(dòng)方式積累勢(shì)能[7]，借助勢(shì)能向動(dòng)能的轉(zhuǎn)換使電動(dòng)機(jī)達(dá)到了正常轉(zhuǎn)速，即使無(wú)論多么密集的啟抽都不會(huì)造成設(shè)備損傷和系統(tǒng)的沖擊，具有啟機(jī)過(guò)程負(fù)荷輕和無(wú)沖擊的特性，抽汲過(guò)程具有良好的泵效和系統(tǒng)效率，并且運(yùn)行時(shí)可以采用工頻直通驅(qū)動(dòng)，降低了對(duì)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器裝機(jī)功率的要求。

3.2 不停機(jī)間抽工作制度

可實(shí)現(xiàn)單井間抽制度個(gè)性化設(shè)計(jì)。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(guò)不停機(jī)間抽高效設(shè)計(jì)線路，確定最佳的抽汲時(shí)間和搖擺時(shí)間，一般30 min 為1 個(gè)周期，30 min 內(nèi)任意可調(diào)，通過(guò)液面恢復(fù)法估算油井產(chǎn)量，結(jié)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(shè)定抽汲時(shí)間和擺動(dòng)時(shí)間，抽油機(jī)按照設(shè)定時(shí)間進(jìn)行不停機(jī)間抽運(yùn)行，不停機(jī)間抽工作制度見(jiàn)表3，多樣化的間抽方式可實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果最大化[8]。

表3 不停機(jī)間抽工作制度

3.3 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1）通過(guò)無(wú)極調(diào)整抽汲時(shí)間，解決了低產(chǎn)井調(diào)參難的問(wèn)題，不停機(jī)間抽高效運(yùn)行控制方式可以任意調(diào)整抽汲時(shí)間從而達(dá)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(guān)井時(shí)間長(zhǎng)，液面波動(dòng)范圍在150～300 m，且開(kāi)井生產(chǎn)后高效生產(chǎn)時(shí)間較短，不停機(jī)間抽與人工間抽沉沒(méi)度變化曲線見(jiàn)圖3。不停機(jī)間抽液面波動(dòng)范圍小，產(chǎn)液5 t 井30 min 動(dòng)液面恢復(fù)僅13.1 m，液面穩(wěn)定，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)高泵效生產(chǎn)，不停機(jī)間抽沉沒(méi)度變化見(jiàn)圖4。

圖3 不停機(jī)間抽與人工間抽沉沒(méi)度變化曲線

圖4 不停機(jī)間抽沉沒(méi)度變化

3）無(wú)人值守的自動(dòng)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(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省人工成本、車輛費(fèi)用，提高間抽的運(yùn)行效率。

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

3.4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

該油田應(yīng)用1 296 口，全部為定時(shí)不停機(jī)間抽，前期按產(chǎn)液分級(jí)執(zhí)行6 種間抽制度，平均單井運(yùn)行16 min 擺動(dòng)14 min，單井日節(jié)電54.6 kWh，節(jié)電率36%，全年累計(jì)節(jié)電1 642.3×104kWh，節(jié)省費(fèi)用958.38 萬(wàn)元。

一是平均泵效由20.5%提升到了34.6%，提高了14.1 個(gè)百分點(diǎn)；二是平均系統(tǒng)效率由10.1%提升到14.3%，提高了4.2 個(gè)百分點(diǎn)；三是有效的延長(zhǎng)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(jié)論和建議

1）抽油機(jī)不停機(jī)間抽采油技術(shù)能夠保證泵時(shí)刻處于充滿狀態(tài)，使油井能夠充分利用優(yōu)勢(shì)，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(shí)對(duì)油井工作制度需進(jìn)一步優(yōu)化，達(dá)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(shí)施間抽和大參數(shù)實(shí)施間抽相比較，大參數(shù)實(shí)施間抽效率更高、節(jié)能效果更好。

4）不停機(jī)采油技術(shù)與人工間抽相比，具有節(jié)能作用和提高效率的作用，同時(shí)打破了人工間抽采油技術(shù)的局限性，對(duì)于石油開(kāi)發(fā)的高效性具有重要的意義。