低渗透油田机采系统效率影响因素及提高措施研究

原国军 (中石油吉林油田分公司新立采油厂工艺所,吉林松原 131109)

低渗透油田机采系统效率影响因素及提高措施研究

原国军 (中石油吉林油田分公司新立采油厂工艺所,吉林松原 131109)

针对新立低渗透油田中深井影响机采系统效率的11项敏感因素进行了现场测试、分析对比和定量分析。通过合理流压、供排协调与提高系统效率关系研究以及提高系统效率与延长油井免修期关系研究,并利用系统试井结果,确定了新立油田分区块、不同含水井合理流压范围,划定了参数调整界限,指导生产参数优化,在提高机采系统效率、节能降耗的同时,油井不减产或增产,免修期得到了延长。通过采取各项提高机采系统效率措施,机采系统效率由2007年的19.9%提高到2011年的23.4%,油井免修期延长50d;年平均节电398×104k W·h、增油552t。

系统效率;敏感性因素;合理流压;延长免修期

机采系统效率是衡量油田采油技术水平的主要指标[1],油田电能45%以上消耗在采油工程系统上。因此,采油工程系统的节能降耗工作尤为重要。新立油田属低产低渗油田,地层渗透率在10mD以下,油井平均日产液4.0t,2007年以前节能设备数量少、老化严重,油井生产参数不合理、泵效低,机采系统效率低,产液单耗高,节能空间大。因此,开展提高机采系统效率研究具有重要的现实意义。

1 研究的总体原则和思路

开展提高机采系统效率研究的总体原则是[2]:必须保证油井产量,节能不能以牺牲原油产量为代价;必须将提高机采系统效率与延长油井免修期相结合。

根据以上2条原则,确定提高机采系统效率研究思路[3]:①开展系统效率影响因素研究,并进行提高系统效率措施试验评价;②开展油井合理流压研究,使油井达到供排协调,提高系统效率的同时实现增产或不减产;③开展提高系统效率与延长油井免修期关系研究。

2 影响机采系统效率的因素分析

2.1 抽油机部分

1)抽油机平衡指数 根据测试数据,将平衡指数与系统效率关系数据进行回归,确定抽油机平衡指数与系统效率的关系(见图1)。

从图1可以看出,平衡指数在0.8～1.2时抽油机系统效率最高,耗电量最低。因此,将平衡指数0.8～1.2作为抽油机系统效率达标标准,在实际工作中,从设备使用寿命考虑,平衡指数实际执行0.8～1.0。

2)抽油机负载率 随着抽油机负载率上升,系统效率随之提高,抽油机负载率应大于50%。

图1 平衡指数与系统效率关系

2.2 电机部分

1)电机经济负载率 由图2可以看出,当电机负载率低于20%时,随着负载率的提高,电机运行效率上升幅度较大;当电机负载率高于20%时,随着负载率的提高,电机运行效率上升缓慢;当电机负载率高于40%时,电机运行效率基本稳定在90%。据此,确定20%为抽油机电机经济运行负载率底线。

图2 电机负载率与电机效率的关系

现场对电机负载率20%以下的15口井进行调整,平均电机负载率由13.5%提高到26.7%,平均单井日耗电由113k W·h降低到97.3k W·h,单井日节电15.7 k W·h,节电率13.7%;系统效率由15.9%提高到17.7%。

2)高转差率双速电机、稀土电机和节能箱 高转差率双速电机与普通电机相比节电效果显著,统计13口更换双速电机井,单井节电率达到18%～25%,提高系统效率达到2%以上。

稀土电机与普通电机相比节电效果明显,功率因数提高到0.9以上,对比18口更换稀土电机井,平均单井日节电23.4k W·h,节电率达到20.9%,系统效率提高2.5%以上。

对25口节能箱井进行测试,表明节电箱与普通配电箱相比,单井平均功率因数提高0.32,单井日节电21.3k W·h,平均单井系统效率提高2.1%。

2.3 抽油机皮带松紧、盘根盒松紧、光杆居中度

1)皮带压紧 通过对吉大5井和吉+13-14井的2口井不同皮带压紧程度下耗电测试表明,皮带压紧1.5指时耗电最低。

2)盘根盒松紧 通过对吉大5井和吉+13-14井的2口井盘根盒松紧的日耗电测试表明,松(跑气)时耗电最低,盘根盒压紧1圈日耗电平均增加13.6k W·h。油井生产时,在保证盘根不漏的情况下将盘根盒调到最松。

3)光杆居中度 通过对吉大5井和吉+13-14井的2口井光杆不同居中度日耗电的测试结果表明,光杆与盘根盒每偏1mm,平均日增加耗电3.4k W·h。应保证油井井口与光杆同心。

表1 吉+8-9井冲数与系统效率测试数据表

2.4 井筒部分

1)沉没度对系统效率的影响及合理沉没度 现场测定数据表明,沉没度55～85m时系统效率最高,确定新立油田合理沉没度为55～85m。

2)泵效对系统效率的影响及经济泵效 现场测定数据表明,泵效越低,系统效率越低;把泵效30%确定为经济泵效。

3)生产参数对系统效率的影响 为测试生产参数对油井系统效率的影响,对吉+8-9井在泵径和冲程不变的情况下,进行不同冲数下的系统效率测试,测试结果见表1所示。

从表1可以看出,低冲次运行的系统效率高,耗电低,降低1个冲次节电率在10%～20%,系统效率提高3%～5%。

3 提高机采系统效率的措施

3.1 合理流压的确定

根据单井系统试井取得的油井合理流压值,对全厂各区块数据进行统计回归,初步确定合理流压范围如表2所示。

3.2 油井生产参数调整

表2 各区块合理流压表

控制油井在合理流压下生产,可通过合理选择泵深及调整生产参数实现。在调整生产参数时有多种参数组合,哪种组合在实现合理流压的同时,系统效率最高,是研究的方向。

进行不同泵径、不同冲程、不同冲数在同一理论排量下的系统效率测试。测试结果表明,实现相同排量,保证油井合理流压,在多种参数组合中,降低冲次,调大泵径,系统效率提高显著。也就是说,在保证合理流压实现最大产能的情况下,采用长冲程、小冲次、合理泵径是提高系统效率的有效方法。

在确定了油井合理流压,得出机采系统效率与合理流压的关系后,如何调整参数,分3步进行:①根据合理流压和合理沉没度确定合理泵挂;②根据合理流压和当前实际产量预测调后产量,从而确定理论排量;③根据确定的理论排量,确定具体的工作参数(长冲程、小冲次、合理泵径原则),最大限度降低冲次。

吉64-12井是加深泵挂降低流压的典型井,该井2006年5月11日带泵加深泵挂,所在区合理流压为2.5～4.5MPa,加深前流压为4.79MPa,在合理区之外;加深后流压降到3.95MPa,进入合理区,日产液量由2.92t上升到4.1t,系统效率提高5.7%。

吉+218-704井是降冲次提高流压的典型井,该井冲次由6次调到4次,调前液面1002m,流压2.66MPa,日产液量9.8t;调后液面上升到968m,流压上升到3.58MPa,日产液量上升到12t。调后流压上升0.92MPa,日产液量上升2.2t,系统效率提高3.46%。

3.3 优化参数与延长油井免修期

1)降低冲次对油井免修期的影响 杆疲劳失效程度跟抽油杆循环次数有关,循环次数大于107次后,杆失效程度达90%以上,因此降低冲次可延缓杆疲劳,减少杆管磨损次数,有利于免修期延长。

2)增大泵径降低冲次对油井免修期的影响 增大泵径同时降低冲次减少杆管磨损,延缓杆疲劳,有利于油井免修期延长。

4 现场应用及效果

根据上述提高机采系统效率研究成果,2007～2011年开展机采节能措施,在调参和加深泵挂井以控制油井合理流压为先决条件,提高系统效率的同时达到增产的目的。

5年来共开展提高机采系统效率措施8项13682井次,节电1992×104k W·h,其中更换节能电机524台,节电箱432台,调参2840井次,间抽512井次,调平衡5921井次,调皮带松紧1258井次,调井口居中及盘根盒松紧2195井次。具体情况如表3所示。

表3 新立油田提高机采系统效率工作量及效果

5 结语

该技术已在新立油田完成试验和推广应用5年,取得很好的效果,目前已经趋于成熟,为新立油田提高机采系统效率提供了技术支撑。该项技术研究是规律性研究,因此具有普遍应用和推广价值,可以在同类油田推广应用,对油田整体节能降耗、实现高效开发具有指导意义。

[1]王鸿勋,张琪.采油工艺原理[M].北京:石油工业出版社,1989.

[2]李颖川.采油工程[M].北京:石油工业出版社,2009.

[3]俞伯炎,吴照云,孙德刚.石油工业节能技术[M].北京:石油工业出版社,2000.

[编辑]辛长静

TE327

A

1673-1409(2014)26-0093-03

2014-03-15

原国军(1962-),男,工程师,现主要从事机械采油管理方面的研究工作。