油井间抽制度优化方法研究

任传晓（大庆头台油田开发有限公司）

1 现状

随着油田开发的持续深入，部分油井产量呈不同程度的下降，其中油层边缘井甚为明显。以X区块为例，该区块油井总数256口，其中处于油层边缘过渡带的井有56口，由于没有完善的注采井网，地层能量补给难度较大，导致该部分井平均日产液由投产初期的14 t下降至8 t，如果依然采取连抽的生产模式，在低油价的形势下，这部分井连抽生产处于亏损的状态。由于此类井日产液较低，地面和地下参数下调空间较小，通过降参数实现增效比较困难；如采取投入新型变频设备的方式，能够在一定程度上降低能耗，但由于变频设备费用高，投资回收期长[1]。通过以上分析，间抽措施成为了低效井提效的首选措施。

考虑到间抽措施影响液量和节电率两项重要影响因素，结合实际生产需求，以节电为目的制定“多停少抽”制度[2]，由于缺乏间抽过程认识理论支持的条件下，各项制度在制定过程中均是定性判断，只能针对产量相对较高井以少影响油量为目的，实施停5 h抽19 h、停6 h抽18 h；产量相对较低井以多节电为目的，执行停1 d抽1 d、停2 d抽1 d制度，传统的间抽执行都是基于人工执行，间抽制度都是以24 h为周期，开井时间较长，间抽执行效果并未到达最佳。

2 效益评价方法研究

目前现场间抽执行主要以人工执行和不停机间抽设备辅助执行两种方式，两种方式都是通过确定合理的启停机时间来实现间抽效益的提升，因此，针对不同的执行方式分类制定间抽尤为重要。为细化间抽效益评价方法，结合理论研究加深了间抽过程认识，为制度确定和效益计算提供依据[3]。

2.1 研究思路

据间抽井效果统计，主要影响因素有产量、电量两项；次要影响因素有地面油水分离、水处理、运输、作业费用等。为准确分析间抽效果，需要解决的关键问题是准确计量间抽产量、间抽井电量数据，分析不同井相关规律，并确定计算方法，从而指导间抽制度的优选。

2.2 技术方案

2.2.1 间抽井动液面变化规律

间歇抽油制度包括两个参数：一是停抽时间TS；二是抽油时间TP[4]。在停抽周期TS内，井口不出液。由于油井动液面处于恢复状态，因此流压一直处于上升状态并高于连续抽油时的流压，导致地层流入油套环空的液量随流压上升而降低；在抽油时间TP内，抽油泵将油套环空内流体抽汲到油管内并举升到地面，井口产液。在抽油泵抽汲举升原油的同时，地层内流体连续流入到油套环空内。虽然抽油泵抽汲液体导致液面逐渐降低，但由于在抽油过程中，液面仍然高于连续抽油的液面，即流压高于连续抽油的流压，因此在抽油过程中，地层流入井筒的液量也有所降低[5]。在停抽周期TS内，任意时刻动液面变化规律可由Vogel方程描述地层的渗液能力求取。

当静压低于油井饱和压力时，油井流入特性曲线为：

式中：qin为流入液量，m3/d；pr为地层静压，Pa；pf为井底流压，Pa；qmax为地层瞬时最大渗液量，m3/d。

当静压高于油井饱和压力时，油井流入特性曲线为：

式中：J为采油指数，m3/(Pa·d)；pb为油井饱和压力，Pa。

利用油井流入特征曲线方程可知，要减少间抽影响产量，井底流压值不应有太大的波动，因此，停机时间应当合理且时间较短。

在抽油时间TP内，主要依靠抽油泵正常工作导致动液面变化，影响泵效的主要参数包括柱塞的有效冲程系数、充满系数、泵的漏失系数、沉没压力条件下溶气原油的体积系数等[6]，应用抽油泵排量公式可以计算。根据影响因素分析结果，在油藏参数与抽汲参数一定的条件下，油井产液量(即抽油泵的实际排量)是沉没压力与泵排出压力的函数[7]，反应了动液面变化规律见图1。

图1 动液面变化规律曲线

在间抽措施开井过程中，由于油藏参数与抽汲参数未发生变化，开井后经过连续抽汲，动液面恢复至连抽状态。

2.2.2 间抽井能耗情况研究

生产井能耗主要由电动机提供，通过抽油机井四连杆机构，经抽油杆传至井下。根据抽油机的能量传递顺序，单井间抽能耗的计算，需要考虑电动机、机型、抽油杆组合、泵径等影响参数[8]。在整个间抽周期内油井的瞬时排量与油井动液面均在不断的变化，因此电动机的瞬时输入功率也在不断的变化，可根据电动机瞬时输入功率与平均输入功率公式，求得间抽过程中电动机的瞬时功率，进而可以求得一个间抽周期内的耗电量与间歇抽油油井一天的平均日耗电[9]。

式中：Pz为开井段耗电量，k Wh；Tp为开井时间，h；Ts为停抽时间，h；PMI(t)为电动机瞬时功率，kW；Pd为日耗电，k Wh。

油井采用间歇生产后节电率可以表示为：

式中：ηdP为节电率，%；P0为连抽日耗电，kWh。

能耗消耗主要发生在开井时间段，因此，一个周期内开井时间越长，能耗消耗就越大。开井时间的长短，直接决定了节约电量效果。结合间抽过程分析，要保障间抽措施实现停机时间段少影响油，开井时间段保持高效生产，只有采取短周期、高频次的间抽方式。

2.2.3 间抽井经济效益情况研究

油井在生产原油的过程中还需投入相应的费用，其中需要考虑的因素有:吨油销售价格、吨油资源税额、吨液材料费、吨液燃料费、吨液动力费、单井平均井下作业费、单井平均测试费、单井平均修理费、电价等，通过综合考虑油井的产出与投入[10]，对比连续抽油和间抽抽油的平均日经济效益，从而获得抽油机井间抽效益分析结果。

根据以上各种影响因素和分析结果，建立的间抽计算模型。利用油井在生产的过程中还需投入相应的费用，综合油井的产出与投入，形成计算连续抽油油井的平均日经济效益。

式中：B0为日经济效益，元；Q0为日产液，t/d；nw为含水率，%；ρo为油密度，t/m3；ρw为水密度，t/m3；Fo为吨油销售价格，元/t；Ft为吨油资源税额，元/t；Fm为吨液材料费，元/t；Ff为吨液燃料费，元/t；Fd为吨液动力费，元/t；Fw为单井平均井下作业费，元/(a·t)；Fz为单井设备平均折旧费，元/(a·t)；Fc为单井平均测试费，元/(a·t)；Fr为单井平均修理费，元/(a·t)；Fe为电费单价，元/k Wh。

3 应用实例

以X区块A井间抽效果为例，该井为单趟回油管线，避免了井间量油干扰，导致量油数据不准；该井计量间设有连续量油装置，可准确计量间抽产量。模拟间抽动液面随时间变化关系见图2、实测间抽井底流压随时间变化关系见图3。制定了不同的间抽制度，并进行验证，间抽执行效果对比见表1。

图2 模拟间抽动液面随时间变化关系

图3 实测间抽井底流压随时间变化关系

表1 间抽执行效果对比

以人工间抽停6 h抽18 h制度与不停机间抽2 h抽5.1 h为例，两项制度的启停时间基本接近，人工间抽产量8.41 t、电量97.58 k Wh、效益18.62元，不停机间抽产量9.84 t、电量95.07 kWh、效益65.96元，从产量和效益两方面来对比，不停机间抽的启机时间稍长，但是耗电量基本接近，但产量影响比例明显下降；在相同启停时间、周期接近的前提下，利用不停机间抽技术执行多频次的周期，效果更优。

总体来看，应用连续量油装置计量A井11种不同间抽制度下产量，通过计算结果对比，间抽效益高于连抽效益，且合理的间抽制度能够将间抽效益更优化。通过各项制度数据对比，开展间抽执行能够有效改善油田低产井效益，通过以经济效益为指标优选出效益最优制度0.5 h抽0.5 h。根据上述研究成果，开展A井间抽执行，该井执行间抽执行时间为4—10月底，累计执行时间240天，执行制度为停0.5 h抽0.5 h，单井增加效益2.19万元。

4 结论

1）在排除电动机、抽油泵、生产参数等客观因素的影响间抽效果的前提下，间抽制度是影响间抽效果的主要原因。

2）针对低产低效井，开展间抽措施，单井效益有明显提升，执行多频次间抽制度较长周期间抽效益更优。同时，利用不停机间抽装置，可执行最优间抽制度，效益相对于人工间抽有较大提高。