高含水期举升系统适应性分析与优化对策

肖曦

摘要：随着油田开发程度深入，油井在井身结构、产量、流体性质等方面差异促进了人工举升技术的多元化发展。已经形成了抽油机、螺杆泵、电潜泵、气举等多种举升工艺，并形成了配套的举升方式优选方法、系统分析方法及系统优化方法。各区块相继进入高含水开发阶段，勘探、开发、采收率等工作受到较大的影响，经济效益下降。如何选择最佳的采油方式，进而指导其所在区块的生产，成为油井开发首先解决的问题。机械采油方式得到越来越多的应用。本文将机械采油方式的选择视为模糊评价问题，建立了抽油机、潜油电泵、螺杆泵采油方式优选模糊评价数学模型，即采油方式优选目标函数;并给出了通过该数学模型实现由计算出的目标函数值大小来优化最优采油方式的方法。

关键词：高含水开发阶段;举升系统;工作制度;最优采油方式;适应性

对于一个油藏和油井来说，选择正确的采油方式非常重要。若采油方式选择不当，将会大大减少油井的产量，增加生产费用。举升系统的优化以满足配产条件，系统的能耗最低为原则，通过对有杆泵等采油方式的研究，确立了合指标体系，建立了基于模糊一致矩阵的采油方式优选模型，通过研究可以得到以下结论：（1）目前常用的采油方式各有其特点，实际应用中应结合现场实际进行采油方式的初选;（2）建立了基于模糊一致矩阵的采油方式优选模型，计算过程简单易懂，结果更加客观;（3）综合评价指标體系的确立应充分考虑到油田的生产实际，进而指导进行采油方式优选，确定油井、油田区块的合理工作制度。

1油田机械采油工艺

1.1有杆泵采油

有杆泵采油主要是指游梁式有杆泵采油方法。游梁式有杆泵采油系统主要由抽油机、抽油杆和抽油泵“三抽”设备组成，通过抽油杆带动抽油泵柱塞做上、下往复运动，从而将原油抽汲到地面。该采油方法以其结构简单、适应性强、使用寿命长等特点，成为目前最主要的机械采油方式。

1.2水力射流泵采油

水力射流泵（简称射流泵）是一种特殊的水力泵，通过地面注入液与地层产出液两种流体之间的动量交换实现能量传递来工作的。它是根据射流原理，将注入井内的高压流体的能量传递给井下产液的无杆水力采油装置，通过喷嘴将动力液高压势能转变为高速动能;在喉管内，高速流体与低速产液混合，进行动量交换;通过扩散管将动能转变为静压，使混合物采到地面。射流泵有许多优点，没有运动部件，适合于举升含腐蚀和含砂流体;结构紧凑，适用于倾斜、水平井;产量范围大，控制灵活方便等。

1.3.潜油电泵采油

潜油电泵的全称是电动潜油离心泵（简称电泵）。它具有排量大、自动化程度高等显著优点，广泛应用于原油开采中，是目前重要的机械采油方法之一。随着应用经验的不断丰富和工艺技术的改进，原来不能使用电泵的油井，现在也能经济有效的使用电泵抽油了。潜油电泵还适用于在高粘、含气和高温井中开采。这种泵还特别适用于海上油田，已被许多国家用于海上高产井采油。

1.4.螺杆泵采油

螺杆泵是一种利用抽油杆旋转运动进行抽油的机械采油方法。自1930年发明螺杆泵以来，螺杆泵技术工艺不断得到改进和完善，特别是合成橡胶技术和粘结技术的发展，使螺杆泵在石油开采中已得到了广泛应用。这种采油方式非常简便，实际使用时不需要在井下安装泄油装置，费用也较低，是浅井较理想的采油方法。目前在聚合物驱油的油田中，螺杆泵已成为常用的人工举升采油方式。降

2 举升工艺优化

举升系统的优化以满足配产条件，系统的能耗最低为原则，如图1所示：

图中A、B曲线为不同下泵深度条件下产量与泵出口压力之间的关系曲线，C、D为不同下泵深度下产量与泵入口压力的关系曲线（设定一组产量，通过IPR得到一组井底流压，通过多相管流可得一组泵入口压力与产量的关系），A、C曲线之间的压差即为泵的增压，如果要达到系统能耗最低则应该选取曲线A、C曲线之间距离最短的点，即需要泵做功最小的点，该点对应的产量即为能耗最小条件下的产量。

3 以某油井为例进行计算

在对采油优选评价方面，较为常用的评价方法主要是数据包络分析法，其能够用数据包络分析（Data Envelopment Analysis，简称DEA）方法是一种非参数方法，其是利用数学工具对于经济系统生产前沿面的有效性进行评价。该方法是以相对效率为依据，结合数量不等的指标投入和数量不等的指标产出，对比分析类型一致的决策单元的有效性，并对其实施准确的评价。利用该方法能够对机械采油方式的前 沿面进行分析，能够获得机械采油系统最低成本、效益最大的的参数，并在实践中取得了良好的效果。

3.1工艺初选

用等级加权法对有杆泵、螺杆泵、电潜泵和水力射流泵四种采油方式进行初选：（1）通过获取该口井的基础数据，与采油方式适应性表比较，得到该口井的适应性分析指标表;（2）利用等级加权法根据匹配到的适应性分析指标表计算得到四种采油方式的评选得分较大的几种采油方式作为初步筛选的采油方式。

3.2工艺设计

对抽油机井参数优选设计、螺杆泵井参数优选设计、电潜泵井参数优选设计、根据三种举升方式的技术、经济指标计算公式，对初选的举升方式的产油量、举升效率等等技术经济指标进行计算。

3.3 工艺优选

根据计算出各举升方式技术、经济指标的综合优度值，如表2所示：

可知电潜泵的综合优度值最大，所以该油井的最优的采油方式为有杆泵采油，与该区块已广泛使用有杆泵采油相一致。

4 结束语

由于各采油方式工作原理各有特点，因而都具有各自的优缺点，具有不同的应用范围和适应性，在了解了它们各自的适应性后，在此基础上进行了采油方式的初选，进而确定了采油方式优选的综合评价指标体系，开展了以模糊一致矩阵为理论指导的采油方式优选研究，对各个采油方式进行技术经济综合评价。通过研究，在确定油井的采油方式之前，应该考虑采油方式的综合评价指标体系，全面指导采油方式的优选。同时，优选模型的应用离不开数据的支持，应该尽量保证所采集到的油井数据在其所在区块的代表性和完整性，保障采油方式优选结果的准确性。

参考文献

[1]宇新，周宇鹏，崔海清. 机械采油方式优选的模糊评价法[J].科学技术与工程. 2016（34）