外围低产井地下间抽节能工艺探讨

2012-10-13雍安娟大庆油田有限责任公司第八采油厂

石油石化节能 2012年9期

雍安娟（大庆油田有限责任公司第八采油厂）

外围低产井地下间抽节能工艺探讨

雍安娟（大庆油田有限责任公司第八采油厂）

随着油田开发深入，地层供液能力逐年降低，投产时举升设备偏大，能耗高泵效低；新建产能区块储量丰度低，单井产量低，如何经济有效地进行开采是摆在我们面前的一项难题，采用地下间抽采油的方式，通过对井下间抽举升方式优化、液面自动监测系统及配套清防蜡系统的研究，论述了地下间抽采油的节能配套工艺，为外围低产油井高效合理举升方式的优选提供技术借鉴。

低产井地下间抽节能

1 油田开发形式

大庆油田采油八厂随着油田开发时间的延长，低效井每年以100口井以上速度递增。2011年底日产液量小于1.5t井共有431口，占统计井数的16.4%，低效高成本生产井直接影响外围油田开发的整体效益。

新区储量丰度逐年降低、油水关系复杂，产能建设区块分散，单井产量降低。扶余油层：储层渗透率低，已经超过低渗透油田传统开采工艺，经济有效开发界限。如何经济有效地开发这部分储量是摆在我们面前的一项难题。

2 举升工艺现状

举升工艺是将井下液体举升到地面的过程。目前采用的举升方式主要为有杆泵抽油机举升、还有提捞、电潜柱塞泵及螺杆泵。

2.1 举升原理

抽油机+有杆泵：上冲程时，固定阀打开，游动阀关闭，柱塞上行，液体进入泵筒。下冲程时，固定凡尔关闭，柱塞下行，推动液体顶开游动阀，将液体排出泵筒，进入油管，完成举升。

电潜柱塞泵：直线电机定子与油管相连，动子在控制系统的控制下沿轴向往复运动，带动柱塞往复运动，实现抽油举升：下冲程时，固定阀关闭，柱塞下行，柱塞让出的空间形成一个低压腔，游动阀打开，液体经柱塞进入泵筒。上冲程时，游动阀关闭，柱塞上行推动液体顶开固定阀，将液体排出泵筒，进入油管，完成举升过程。

螺杆泵：当电动机带动泵轴转动时,螺杆一方面绕本身的轴线旋转，另一方面它又沿衬套内表面滚动，形成泵的密封腔室。螺杆每转1周，密封腔内的液体向前推进1个螺距，随着螺杆的连续转动，液体螺旋形方式从一个密封腔压向另一个密封腔，最后挤出泵体，完成举升。

2.2 外围举升方式节能对比

2.2.1 抽油机举升方式

随着油田的开发深入，地层供液能力逐渐降低，投产时设备偏大、能耗高、泵效低。目前采油八厂抽油机井共2627口，平均沉没度334m，平均吨液耗电63.5kWh；产量低于1.5t的低产井431口，平均沉没度217m，吨液耗电141kWh，这部分井不能在合理流压下生产，系统效率低、能耗高。目前抽油机井采用最小参数ϕ32，冲程3m，冲速2r/min，30%的泵效每天可以举升2.1t的液体，目前全厂有低于2.0t产液量的井770口，吨液耗电114kWh，高于全厂平均吨液耗电近80%，低产抽油机井建立不起供采平衡。

为建立供采平衡和节能，针对沉没度在200m以下、产液量低于2t的井，采用间抽采油，即根据产液量、示功图液面动态资料，制定生产工作制度，采用人工控制启停机，但受环境因素和时间制约，制度执行难度大。此外管内油停留时间长，压差大，易结蜡影响油套管使用寿命。

2.2.2 螺杆泵举升方式

螺杆泵举升适用于稠油、含砂、高含气井，产量范围介于3～12m3的采油井，与抽油机举升系统相比，能耗相对低，目前试验的12口井，吨液耗电29kWh，平均动液面866m，检泵周期269d，从目前试验情况看检泵周期短，举升能力不足，不适于产液量低于1.5m3低产油井。

2.2.3 电潜泵举升方式

电潜柱塞泵举升方式适合于含蜡量低，产量范围介于0～11m3的采油井。经过几年的钻研，电潜柱塞泵举升配套工艺技术已日趋成熟，但目前配套清防蜡系统还不够完善。

2.2.4 提捞举升方式

提捞举升是一种最直接、能耗最低的举升方式，但是受环境、产量及含水等因素的影响，捞油效率低，影响油田开发效果。

因此为了适应油田开发需要及节能减排的要求，对于地产井需要探索一种新的低能耗的举升方式。

3 低能耗地下间抽采油技术研究

将地下原油举升到地面能耗最低而又不影响油田开发效果是举升工艺追求的最终目标。评价能耗高低的指标是吨液耗电，即将1t的液体从地下举升到地面所需要的能耗。理论计算是将1t的液体从1500m的地下举升到地面，需要克服重力做功14700kJ，合4.1kWh。目前抽油机举升方式吨液耗电65kWh，螺杆泵举升方式吨液耗电29kWh，电潜柱塞泵举方式吨液耗电14kWh/t，几种举升方式能耗都远远低于理想状态，为了尽量接近理想状态，提出低产井地下智能间抽的想法。地下智能间抽是一种不受地面影响、易操控不间断间抽的举升方式。最终将实现闭环控制：即数据自动采集、液面温度自动控制、清防蜡系统自动控制；建立低产油井的供采平衡。

地下智能间抽技术是应用电潜柱塞泵举升工艺，依据实时液面变化远程控制电潜柱塞泵的启停。根据每口井的具体情况，设定液面上下限，当液面深度达到设定的上限时，配套清防蜡系统自动送电，当温度达到设定温度时，电潜柱塞泵起抽，当液面达到设定的下限时，电潜柱塞泵停机，清防蜡系统自动断电。该技术试验成功后，摸索自动间抽停机时间，建立供采平衡，间抽到每次，即可以根据每口井的具体情况，冲速可以由1次降到0.1次，即10min内停9min，运1min，间隙采油。

3.1 地下间抽举升方式节能优化

目前采油八厂油田共有电潜柱塞泵井15口，其中包括10口直（斜）井和5口水平井，平均泵效达到78.5%，平均系统效率达到23.8%，吨液耗电14.4kWh，达到了节能降耗的良好试验效果。电潜柱塞泵井地面无可动设备，无日常的维护、保养等工作，管理人员可通过无线监控系统实时掌握运行状况。因此，电潜柱塞泵是井下间抽举升方式的较好选择。

3.2 无线监控系统的扩展

电潜柱塞泵井无线监控系统经过近2年的研究攻关，已经基本能够满足目前生产管理需要，管理人员可以通过手机短信的形式向远程终端控制系统问询电泵井的运行状态，通过局域网查看电泵井的运行参数。下步需要进一步扩展，根据设定的液面上下限远程调参和自动启停机，并根据每口井的具体情况给电热清防蜡系统自动送断电，目前该系统正在研究中。

3.3 液面自动监测系统的研究

监测系统由动液面自动测量装置、远程传输装置、数据接收装置、计算机硬件系统和控制软件等组成。其中自动测量装置采用高响度发声器件、高灵敏拾音器等关键器件，选择衰减小的声波频率、结合数字滤波技术，设计制作回声仪，保证其精度和灵敏度。

系统工作原理：动液面自动测量安装在井口，利用回声反射原理，通过定时发送声波信号，测量油井液面深度，通过GSM/GPRS数传电台传输波形到后台，计算机接收油井液面数据并进行处理，记录存储油井液面数据，与设定的液面上下限对比，用声、光信号进行报警，配合无线监控系统自动调参、自动启停机。目前该系统已完成了回声仪、远程传输装置、数据接收装置的研制，并进行了发声试验，下一步将进入现场试验阶段，计划现场试验10口井。

3.4 间歇清防蜡工艺的研究

系统由地面变频控制柜、井下绝缘短接、井下连通器、抽油杆、扶正器、杆密封器、电缆密封器组成。由抽油杆和油管构成回路，在抽油杆中通入变频后的交流电，将电能转变为热能，加热油管内原油。

2012年4月份选择了徐104-斜15井进行了现场试验，徐104-斜15加热井段设计900m，调整供电功率4W，连续供热时，井口原油温度为27℃，与试验前比提高了10℃，连续加热生产42d，未发生堵塞，日耗电96kWh。

采用间歇供电方式，减少能耗，摸索结蜡规律，确定加热周期为10d内加热3d，停7d，可保证正常生产，平均日耗电29kWh，徐104-斜15井一个加热周期内电流变化情况见表1。