李春艷（大慶油田有限責(zé)任公司第八采油廠）

“三低”油田油井合理流壓對機(jī)采能耗的影響

李春艷（大慶油田有限責(zé)任公司第八采油廠）

在“三低”油田的實(shí)際生產(chǎn)中，井底流壓低于飽和壓力的情況下出現(xiàn)了降低流壓后產(chǎn)量不增加反而降低，油井流壓低，泵效低，能耗高。依據(jù)油氣層滲流理論及在低于飽和壓力下油井的流入動態(tài)進(jìn)行理論分析及公式推導(dǎo)，同時(shí)通過對所選衛(wèi)11區(qū)塊進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，得出“三低”油田油井流壓與產(chǎn)量的變化關(guān)系，確定了衛(wèi)11區(qū)塊油井生產(chǎn)的合理流壓，指導(dǎo)了衛(wèi)11區(qū)塊油井合理生產(chǎn)參數(shù)，進(jìn)一步降低機(jī)采能耗，提高“三低”油田開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益。

流入動態(tài)研究 合理流壓 產(chǎn)量 機(jī)采能耗

隨著“三低”油田開發(fā)時(shí)間的延長，低產(chǎn)低效井?dāng)?shù)量逐年增加，地層供液能力逐漸降低。油井流壓低，泵效低，油井的系統(tǒng)效率偏低，機(jī)采能耗高，同時(shí)桿斷、管斷作業(yè)井?dāng)?shù)增加，檢泵周期受到影響，但流壓太高，則影響產(chǎn)量。因此，需要對抽油機(jī)井流壓及產(chǎn)量關(guān)系進(jìn)行分析，確定一個(gè)合理的流壓界限。目前應(yīng)用普遍的是沃格爾方程和IPR曲線，但是在低滲透油田的實(shí)際生產(chǎn)中，井底流壓低于飽和壓力的情況下出現(xiàn)了降低流壓后產(chǎn)量不增加反而降低[1]。為此我們依據(jù)油氣層滲流理論及在低于飽和壓力下油井的流入動態(tài)進(jìn)行理論分析及公式推導(dǎo)，同時(shí)通過對所選衛(wèi)11區(qū)塊進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，從而得出“三低”油田油井流壓與產(chǎn)量的變化關(guān)系，確定了衛(wèi)11區(qū)塊油井生產(chǎn)的合理流壓，為油井的降低機(jī)采能耗及供采協(xié)調(diào)提供依據(jù)。

1 理論依據(jù)及公式推導(dǎo)

1.1“三低”油田產(chǎn)能預(yù)測公式的推導(dǎo)

根據(jù)油氣層滲流理論，兩相滲流產(chǎn)量的數(shù)學(xué)表達(dá)式為[2]：

式中 Ao=2πKHC/ln(RG/RJ)

由于Kro、uo、Bo都是壓力P的函數(shù)，根據(jù)油氣層滲流理論，Kro/(uoBo)與P關(guān)系曲線見圖1。

圖中的Kro/(uoBo)與P的關(guān)系在開始時(shí)是曲線，當(dāng)P較大時(shí)，趨勢為直線。在一定時(shí)期內(nèi)油層流動可看做是瞬間穩(wěn)定流動，因此Kro/(uoBo)與Pf的關(guān)系同樣符合圖1的曲線關(guān)系。

由于Kro/(uoBo)與P的關(guān)系在較低流壓時(shí)是曲線而非直線，為了找到描述“三低”油田Kro/(uoBo)與 Pf的關(guān)系，假定 Kro/(uoBo)與 Pf為冪指數(shù)關(guān)系，用下式表示：

式中α為常數(shù)。（2）式變形后代入（1）式得：

上式即為“三低”油田產(chǎn)能預(yù)測公式，n為待定數(shù)， A=Ao/(α)1/n。

1.2 “三低”油田合理流壓的確定

根據(jù)（3）式求得的合理流壓為：

從而得油井最大產(chǎn)量公式為：

1.3 待定數(shù)n的確定

由公式（3）可知，只要知道單井兩組流壓下的產(chǎn)量就可計(jì)算出n值。

計(jì)算式為：

為減小計(jì)算誤差，再根據(jù)不同井的n值利用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理求其加權(quán)幾何平均值，從而確定某一區(qū)塊或某一油田的n值。

2 衛(wèi)11區(qū)塊合理流壓的確定

2.1 依據(jù)理論確定衛(wèi)11區(qū)塊合理流壓

根據(jù)上述理論方法，我們在衛(wèi)11區(qū)塊選取滿足條件（PS＞Pb＞Pwf）的16口井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。該區(qū)塊的PS為9.35MPa，Pb為4.7MPa。

為使理論結(jié)果更加準(zhǔn)確，在計(jì)算衛(wèi)11區(qū)塊合理流壓過程中，每口井選取多組數(shù)據(jù)來求出該井的平均n值、合理流壓及合理沉沒度，對整個(gè)區(qū)塊n值的選取是根據(jù)這16口井的n值利用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理求其加權(quán)幾何平均值，從而確定衛(wèi)11區(qū)塊的n值進(jìn)行合理流壓的計(jì)算。衛(wèi)11區(qū)塊理論確定合理流壓結(jié)果見表1所示。例舉單井?dāng)?shù)據(jù)見表2。

表1 理論確定衛(wèi)11區(qū)塊合理流壓情況

2.2 現(xiàn)場試驗(yàn)確定衛(wèi)11區(qū)塊合理流壓

現(xiàn)場對衛(wèi)11區(qū)塊選取滿足條件（PS＞Pb＞Pwf）的9口井進(jìn)行參數(shù)調(diào)整試驗(yàn)，從試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出該區(qū)塊合理流壓為2.98MPa，合理沉沒度為255.11 m（見表3）。

表2 衛(wèi)1-0-13井合理流壓數(shù)據(jù)

表3 試驗(yàn)確定衛(wèi)11區(qū)塊合理流壓情況

單井示例：針對衛(wèi)1-1-19井，我們從2010年10—2011年8月期間進(jìn)行了3次參數(shù)調(diào)整，試驗(yàn)過程錄取數(shù)據(jù)見表4。

表4 衛(wèi)1-1-19井現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

從以上6組生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)井底流壓高于飽和壓力4.7MPa時(shí)，隨著流壓的下降，產(chǎn)量增加；當(dāng)井底流壓低于飽和壓力4.7MPa時(shí)，在流壓為3.85 MPa時(shí)取得該井最大產(chǎn)量為23.24 m3/d，之后隨著壓力的繼續(xù)下降產(chǎn)量將不再增加反而下降，該井實(shí)際生產(chǎn)的IPR曲線見圖2。

3 衛(wèi)11區(qū)塊合理流壓對機(jī)采耗能的影響

依據(jù)衛(wèi)11區(qū)塊合理流壓研究成果，對衛(wèi)11區(qū)塊抽油機(jī)井根據(jù)生產(chǎn)動態(tài)變化，及時(shí)進(jìn)行機(jī)采參數(shù)優(yōu)化調(diào)整[3]。共計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)69口井，對生產(chǎn)抽汲參數(shù)調(diào)整55口井，平均泵效提高6.4個(gè)百分點(diǎn)，系統(tǒng)效率由優(yōu)化前的9.9%提高到目前的11.1%，提高了1.2個(gè)百分點(diǎn)，平均單井日節(jié)電21 k W h；隨作業(yè)實(shí)施換泵10口井，泵效由優(yōu)化前的14.8%提高到22.1%，提高了7.3個(gè)百分點(diǎn)，系統(tǒng)效率由優(yōu)化前的8.6%提高到目前的10.5%，提高了1.9個(gè)百分點(diǎn)，平均單井日節(jié)電35.8k W h；對參數(shù)無調(diào)整余地且無法保證油井合理流壓，隨作業(yè)上提泵掛4口井，系統(tǒng)效率由優(yōu)化前的6.9%提高到目前的9.0%，提高了2.1個(gè)百分點(diǎn)，平均單井日節(jié)電40.6k W h。該區(qū)塊依據(jù)合理流壓值優(yōu)化設(shè)計(jì)后，平均單井年可節(jié)電24.9×104k W h。

4 結(jié)論及認(rèn)識

1）對于“三低”油田在飽和壓力下生產(chǎn)的油井，通過此方法來指導(dǎo)油井生產(chǎn)將能充分發(fā)揮油井的產(chǎn)能。

2）通過理論推導(dǎo)和現(xiàn)場調(diào)參試驗(yàn)得出了確定“三低”油田合理流壓的方法，得出“三低”油田油井流壓與產(chǎn)量的變化關(guān)系，給出了衛(wèi)11區(qū)塊的合理流壓范圍為2.2~3.0MPa。

3）在給出某區(qū)塊合理流壓的基礎(chǔ)上，油井在生產(chǎn)過程中能夠通過調(diào)整沉沒度來調(diào)整流壓，即以通過改變抽汲參數(shù)的方法來實(shí)現(xiàn)。

4）“三低”油田的開發(fā)，合理流壓的確定能夠進(jìn)一步深挖節(jié)能降耗的潛力，實(shí)現(xiàn)節(jié)能與效益最大化。

[1]陳濤平,胡靖邦.石油工程[M].北京:石油工業(yè)出版社,2002(2):220-236.

[2]翟云芳.滲流力學(xué)[M].北京:石油工業(yè)出版社,1999(4):91-101.

[3]徐國民,孫慧峰.抽油機(jī)井節(jié)能設(shè)備優(yōu)化配置研究[J].節(jié)能技術(shù),2001,19(106):4-9.

10.3969/j.i ssn.2095-1493.2012.011.015

李春艷，工程師，2002年畢業(yè)于東北石油大學(xué)（石油工程專業(yè)），從事機(jī)采綜合分析工作，E-m a i l:c h u n y a n l i@p e t r o c h i n a.com.cn，地址：黑龍江省大慶油田有限責(zé)任公司第八采油廠工程技術(shù)大隊(duì)，163514。

2012-09-03）