中國(guó)石化勝利油田分公司采油工藝研究院舉升二室QC小組

(山東東營(yíng)257000)

提高有桿泵助力深抽技術(shù)施工成功率

中國(guó)石化勝利油田分公司采油工藝研究院舉升二室QC小組

(山東東營(yíng)257000)

隨著勝利油田開(kāi)發(fā)的不斷深入,以濱南、鹽家、富臺(tái)、大王北等近20個(gè)油氣區(qū)塊為代表的古潛山、砂礫巖類型的深層低滲油藏(累計(jì)上報(bào)探明儲(chǔ)量近3億t,占總動(dòng)用儲(chǔ)量的17.3%),成為采油廠上產(chǎn)的主力陣地。該類油藏具有儲(chǔ)層埋藏深(3500m以上)、動(dòng)液面低(2000m以上)、產(chǎn)液量高(＞20m3/d)等特點(diǎn)。

針對(duì)此類油藏采用有桿泵助力深抽技術(shù),可在不增加抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷條件下,進(jìn)一步加深泵掛,放大生產(chǎn)壓差,提高油井產(chǎn)量,從而達(dá)到降本增效的目的。該技術(shù)主要由助力深抽裝置、脫接器及配套防氣、防偏磨措施組成,它利用助力深抽裝置大小柱塞之間的面積差和油套之間的壓差,產(chǎn)生一個(gè)向上的液壓力(助力),從而起到降低懸點(diǎn)載荷的作用。

該技術(shù)自2012年在現(xiàn)場(chǎng)推廣以來(lái),充分發(fā)揮了其節(jié)能增效的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。但在推廣應(yīng)用中,部分井出現(xiàn)了返工現(xiàn)象,導(dǎo)致施工周期延長(zhǎng),作業(yè)成本增加。因此,決定以“提高有桿泵助力深抽技術(shù)施工成功率”為目標(biāo)進(jìn)行攻關(guān)。

1 小組概況

舉升二室QC小組共有10名成員,其中高級(jí)工程師6人,主要從事機(jī)械采油新工藝的研究與推廣工作,科研能力較強(qiáng),現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)豐富。參加本次活動(dòng)的小組概況及小組成員情況見(jiàn)表1、表2。

表1 QC小組概況簡(jiǎn)介

表2 小組成員情況表

2 選題理由

據(jù)了解,國(guó)內(nèi)有桿泵助力深抽技術(shù)施工成功率普遍在82%以上。而在2012年,采油院針對(duì)有桿泵助力深抽技術(shù),在河口、東辛、濱南、臨盤(pán)等開(kāi)發(fā)單位共推廣應(yīng)用了112口井,其中就有29口井出現(xiàn)了返工現(xiàn)象(表3),施工成功率僅有74.11%,共導(dǎo)致施工周期延長(zhǎng)778h,作業(yè)成本增加129.6萬(wàn)元,嚴(yán)重影響了各采油廠的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

表3 有桿泵助力深抽技術(shù)應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)表

為此,QC小組決定以“提高有桿泵助力深抽技術(shù)施工成功率”為目標(biāo)進(jìn)行攻關(guān)。

3 現(xiàn)狀調(diào)查

小組成員通過(guò)跟蹤2012年實(shí)施有桿泵助力深抽技術(shù)過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題影響施工效果的29口井(共作業(yè)61井次),做出了造成施工成功率低的問(wèn)題分類調(diào)查表(表4,排列圖略)。

調(diào)查結(jié)論：由表4可以看出,桿柱斷脫占累計(jì)頻率的72.13%,是影響有桿泵助力深抽技術(shù)施工成功率低的主要問(wèn)題。因此要想提高施工成功率,必須首先解決這個(gè)問(wèn)題。

4 確定目標(biāo)

由現(xiàn)狀調(diào)查可知,桿柱斷脫問(wèn)題在導(dǎo)致施工成功率低的問(wèn)題中占到72.13%,目前有桿泵助力深抽技術(shù)施工成功率為74.11%,解決該問(wèn)題可將施工成功率提高至74.11%+(1-74.11%)×72.13%=92.8%。經(jīng)小組成員討論,考慮到具體實(shí)施過(guò)程中的不可控因素,本次QC活動(dòng)目標(biāo)設(shè)定為：將有桿泵助力深抽技術(shù)施工成功率(能正常施工且持續(xù)生產(chǎn)的井?dāng)?shù)比例)由現(xiàn)有的74.11%提高至90%以上(示意圖略)。

5 原因分析

按照現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果進(jìn)行分析,找出了影響有桿泵助力深抽技術(shù)施工成功率的影響因素,并繪制了因素樹(shù)圖,如圖1所示。

由圖1可以看出,造成有桿泵助力深抽技術(shù)施工成功率低的末端因素有9項(xiàng)：①負(fù)載時(shí)串聯(lián)柱塞與大小泵筒之間的同心度偏差過(guò)大;②加工廠家未執(zhí)行圖紙及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn);③脫接器受深抽井況影響發(fā)生反轉(zhuǎn)解鎖;④脫接器對(duì)接施工人員經(jīng)驗(yàn)不足;⑤現(xiàn)有防偏磨優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件未考慮三維井眼軌跡影響;⑥部分設(shè)計(jì)人員相關(guān)專業(yè)理論知識(shí)掌握不足;⑦井液礦化度高;⑧抽油桿材質(zhì)及制造質(zhì)量差;⑨未及時(shí)更換新抽油桿。

表4 造成有桿泵助力深抽技術(shù)施工成功率低的問(wèn)題分類調(diào)查表

6 要因確認(rèn)

從影響有桿泵助力深抽技術(shù)施工成功率的因素樹(shù)圖中,總結(jié)找出了9個(gè)末端因素,QC小組成員對(duì)這些因素進(jìn)行了認(rèn)真細(xì)致的分析,并逐一進(jìn)行確認(rèn)。

6.1 負(fù)載時(shí)串聯(lián)柱塞與大小泵筒之間的同心度偏差過(guò)大

驗(yàn)證人：于雪林、劉曉玲、王慧莉;

驗(yàn)證時(shí)間：2013年1月29日～2月2日;

驗(yàn)證地點(diǎn)：采油院、加工廠家、施工現(xiàn)場(chǎng)。

圖1 影響有桿泵助力深抽技術(shù)施工成功率的因素樹(shù)圖

6.1.1 現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題及柱塞泵筒受力分析

墾東63-X6井于2013年1月29日發(fā)現(xiàn)不出液,示功圖(圖2)顯示斷脫,報(bào)請(qǐng)檢泵。該井于31日進(jìn)行檢泵作業(yè),起出后發(fā)現(xiàn)助力深抽裝置斷脫。

圖2 墾東63-X6井桿柱斷脫示功圖

前期采用的助力深抽裝置結(jié)構(gòu)示意圖及小泵筒有限元應(yīng)力分析圖,如圖3所示。小組成員分析認(rèn)為,助力深抽裝置位于桿柱組合的中上部,串聯(lián)柱塞所受軸向拉應(yīng)力較大,泵筒除受液柱壓力外,還受到下部油管柱的拉力,容易導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程中柱塞泵筒不同心而鱉勁偏磨,長(zhǎng)時(shí)間偏磨使助力裝置斷脫,從而影響施工成功率。

圖3 活動(dòng)前助力深抽裝置結(jié)構(gòu)示意圖及小泵筒有限元應(yīng)力分析圖

6.1.2 抽樣調(diào)查

小組成員在加工廠家隨機(jī)抽取了10套助力深抽裝置,在下端無(wú)負(fù)載和負(fù)載5t的條件下,對(duì)串聯(lián)柱塞、大小泵筒的同心度分別進(jìn)行了測(cè)量,并計(jì)算了二者之間的同心度偏差,取得了以下數(shù)據(jù)(表5)。

由表5可以看出,雖然串聯(lián)柱塞、大小泵筒的同心度均符合加工標(biāo)準(zhǔn),但在負(fù)載條件下二者之間的同心度偏差過(guò)大,不符率90%,容易導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程中柱塞泵筒不同心而產(chǎn)生鱉勁偏磨,從而影響施工成功率。

結(jié)論：“負(fù)載時(shí)串聯(lián)柱塞與大小泵筒之間的同心度偏差過(guò)大”為要因。

表5 同心度數(shù)據(jù)調(diào)查表

6.2 加工廠家未執(zhí)行圖紙及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

驗(yàn)證人：王慧莉、張中慧;

驗(yàn)證時(shí)間：2013年2月4日;

驗(yàn)證地點(diǎn)：加工廠家。

小組成員在加工廠家隨機(jī)抽取了10套助力深抽裝置,根據(jù)圖紙及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行檢查。確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)為：管材符合圖紙要求且無(wú)質(zhì)量缺陷;裝置上按要求加工了柱塞、泵筒豁口,且豁口長(zhǎng)度大于端部螺紋長(zhǎng)度;接頭變徑處存在圓角過(guò)渡。檢查結(jié)果是10套裝置在3處檢查位置上均符合相關(guān)要求。

結(jié)果顯示,廠家加工的助力深抽裝置均符合圖紙及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

結(jié)論：“加工廠家未執(zhí)行圖紙及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)”為非要因。

6.3 脫接器受深抽井況影響易發(fā)生反轉(zhuǎn)解鎖

驗(yàn)證人：張中慧、劉曉玲;

驗(yàn)證時(shí)間：2013年2月7日～2月26日;

驗(yàn)證地點(diǎn)：采油院、河口及東辛采油廠有桿泵助力深抽施工現(xiàn)場(chǎng)。

1)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證。大北10-9井于2013年2月7日至2月26日間,連續(xù)發(fā)生了5次脫接器失效現(xiàn)象,嚴(yán)重影響了油井的平穩(wěn)生產(chǎn)。

2)原理分析。前期選用的自旋式脫接器是通過(guò)旋轉(zhuǎn)對(duì)接和反轉(zhuǎn)脫開(kāi)的方式工作的,其結(jié)構(gòu)如圖4所示。

小組成員分析認(rèn)為,受外力影響,自旋式脫接器上體與下體發(fā)生相對(duì)旋轉(zhuǎn),滑套軌道鍵退出下體軌道槽時(shí),中心桿頭在軌道管的接引下上行退出,完成脫開(kāi)。在生產(chǎn)過(guò)程中,受井眼軌跡、慣性載荷、液柱載荷等多種因素影響,脫接器易發(fā)生旋轉(zhuǎn)解鎖的現(xiàn)象,從而降低施工成功率。

結(jié)論：“脫接器受井況影響易發(fā)生反轉(zhuǎn)解鎖”為要因。

圖4 自旋式脫接器結(jié)構(gòu)示意圖

6.4 脫接器對(duì)接施工人員經(jīng)驗(yàn)不足

驗(yàn)證人：黃潤(rùn)晶、于雪林;

驗(yàn)證時(shí)間：2013年2月17日;

驗(yàn)證地點(diǎn)：部分有桿泵助力深抽施工現(xiàn)場(chǎng)。

脫接器對(duì)接施工人員如果沒(méi)有積累一定的經(jīng)驗(yàn),容易導(dǎo)致判斷失誤。小組安排新老員工分別進(jìn)行脫接器對(duì)接施工,并依據(jù)通井機(jī)顯示載荷判斷脫接器是否對(duì)接成功,以此驗(yàn)證施工人員經(jīng)驗(yàn)對(duì)施工成功率的影響,驗(yàn)證結(jié)果見(jiàn)表6。

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表6 新老員工脫接器對(duì)接施工不成功率統(tǒng)計(jì)表

結(jié)果顯示,新老員工換崗作業(yè)后,不成功率較相近。

結(jié)論：“脫接器對(duì)接施工人員經(jīng)驗(yàn)不足”為非要因。

6.5 現(xiàn)有防偏磨優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件未考慮三維井眼軌跡影響

驗(yàn)證人：于雪林、黃潤(rùn)晶;

驗(yàn)證時(shí)間：2013年2月21日;

驗(yàn)證地點(diǎn)：采油院、有桿泵助力深抽施工現(xiàn)場(chǎng)。

小組成員對(duì)大北11-29等4口因桿管偏磨導(dǎo)致桿柱斷脫的重復(fù)施工井進(jìn)行了跟蹤描述,并分別用現(xiàn)有的依據(jù)3種不同理論模型的防偏磨優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行了模擬,結(jié)果見(jiàn)表7。

由表7可以看出,3種軟件所計(jì)算出的中和點(diǎn)與實(shí)測(cè)中和點(diǎn)偏差較大(60～150m),井眼軌跡偏磨符合率較低。

小組成員分析認(rèn)為,加深泵掛后,桿管受力比常規(guī)生產(chǎn)管柱惡劣、復(fù)雜,導(dǎo)致桿管偏磨加劇,而且深泵掛條件下井眼軌跡造成的偏磨不可忽略,但是目前大多防偏磨優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件沒(méi)有考慮三維井眼軌跡的影響,不適用于有桿泵助力深抽技術(shù),影響施工成功率。

結(jié)論：“現(xiàn)有防偏磨優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件未考慮三維井眼軌跡影響”為要因。

6.6 部分設(shè)計(jì)人員相關(guān)專業(yè)理論知識(shí)掌握不足

驗(yàn)證人：王慧莉、劉丙生;

驗(yàn)證時(shí)間：2013年2月23日;

驗(yàn)證地點(diǎn)：采油院。

有桿泵助力深抽管柱的受力狀況與常規(guī)生產(chǎn)管柱不同,進(jìn)行深抽舉升設(shè)計(jì),不僅需要設(shè)計(jì)人員熟練掌握有桿抽油系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ),還需要了解深抽相關(guān)理論知識(shí)。

為考察設(shè)計(jì)人員理論知識(shí)掌握程度,編制了有桿泵助力深抽舉升設(shè)計(jì)理論測(cè)評(píng)試卷(百分制),對(duì)小組內(nèi)6名設(shè)計(jì)人員進(jìn)行了檢查,結(jié)果見(jiàn)表8。

結(jié)果顯示,6名設(shè)計(jì)人員對(duì)有桿泵助力深抽相關(guān)理論知識(shí)的掌握程度較高,均在95分以上。

結(jié)論：“部分設(shè)計(jì)人員相關(guān)專業(yè)理論知識(shí)掌握不足”為非要因。

表7 油井偏磨情況對(duì)比表

表8 有桿泵助力深抽舉升設(shè)計(jì)理論測(cè)評(píng)結(jié)果

6.7 井液礦化度高

驗(yàn)證人：劉曉玲;

驗(yàn)證時(shí)間：2013年2月18日～2月27日;

驗(yàn)證地點(diǎn)：采油院實(shí)驗(yàn)室。

若井液礦化度較高,會(huì)對(duì)抽油桿桿體造成腐蝕,在桿體表面造成脆層、蝕點(diǎn),從而產(chǎn)生應(yīng)力集中,出現(xiàn)疲勞裂紋,最終導(dǎo)致抽油桿腐蝕疲勞斷裂。

小組成員對(duì)部分中、高礦化度井進(jìn)行了跟蹤,并通過(guò)靜態(tài)掛片腐蝕試驗(yàn),利用失重法測(cè)量了抽油桿在井液中的腐蝕速度,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。

表975 ℃下抽油桿在井液中的腐蝕速度

由表9可看出,各抽油桿材料在井液中的腐蝕速度均在0.3g/(m2·h)以下,以35CrMo抽油桿為例,可連續(xù)生產(chǎn)3年以上,不會(huì)影響抽油桿強(qiáng)度。

結(jié)論：“井液礦化度高”為非要因。

6.8 抽油桿材質(zhì)及制造質(zhì)量差

驗(yàn)證人：鄭強(qiáng)、黃潤(rùn)晶;

驗(yàn)證時(shí)間：2013年2月25日～2月27日;

驗(yàn)證地點(diǎn)：采油院實(shí)驗(yàn)室。

桿應(yīng)力比是表征抽油桿疲勞強(qiáng)度的重要參數(shù),通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn),桿應(yīng)力比超60%后,桿斷比例大幅上升,如圖5所示。

圖5 φ56mm泵理論應(yīng)力與桿斷比例關(guān)系圖

為驗(yàn)證抽油桿質(zhì)量是否存在問(wèn)題,小組成員對(duì)LPL41-X262等5口因抽油桿斷脫導(dǎo)致重復(fù)施工的油井所采用的抽油桿,進(jìn)行了桿柱應(yīng)力測(cè)試,測(cè)試結(jié)果如圖6所示。

由圖6可以看出,各油井所用抽油桿的應(yīng)力比處于20%～40%之間,滿足抽油桿使用要求。

結(jié)論：“抽油桿材質(zhì)及制造質(zhì)量差”為非要因。6.9未及時(shí)更換新抽油桿

驗(yàn)證人：黃潤(rùn)晶、于雪林;

驗(yàn)證時(shí)間：2013年1月24日～2月25日;

驗(yàn)證地點(diǎn)：部分有桿泵助力深抽施工現(xiàn)場(chǎng)。

若下入的抽油桿經(jīng)過(guò)反復(fù)、長(zhǎng)時(shí)間使用,超過(guò)其工作循環(huán)次數(shù),易導(dǎo)致疲勞斷脫,需要及時(shí)更換新抽油桿。

圖6 抽油桿柱應(yīng)力比測(cè)試結(jié)果

小組成員對(duì)車(chē)古204-3等7口井的抽油桿選用情況進(jìn)行了調(diào)查,結(jié)果見(jiàn)表10。

表10 抽油桿選用情況抽檢調(diào)查表

由表10可知,在抽檢施工井中,下入新抽油桿的情況占90%,選用抽油桿合格率100%,不會(huì)影響施工成功率。

結(jié)論：“未及時(shí)更換新抽油桿”為非要因。

綜上所述,影響有桿泵助力深抽技術(shù)施工成功率的要因?yàn)椋贺?fù)載時(shí)串聯(lián)柱塞與大小泵筒之間的同心度偏差過(guò)大、脫接器受深抽井況影響易發(fā)生反轉(zhuǎn)解鎖、現(xiàn)有防偏磨優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件未考慮三維井眼軌跡影響。

7 制定對(duì)策

針對(duì)影響有桿泵助力深抽技術(shù)施工成功率的3個(gè)要因,小組成員制定了相應(yīng)的對(duì)策(表11)。

8 對(duì)策實(shí)施

根據(jù)所制定的對(duì)策,小組成員合理分工,配合整體計(jì)劃,有條不紊地開(kāi)展了以下工作。

表11 對(duì)策表

8.1 對(duì)策實(shí)施1:改進(jìn)助力深抽裝置結(jié)構(gòu)型式

8.1.1 主要改進(jìn)工作

根據(jù)對(duì)策,改進(jìn)了助力深抽裝置結(jié)構(gòu),形成了一種插入密封式助力深抽裝置,如圖7所示,主要做了2點(diǎn)改進(jìn)：

圖7 新型組合插入密封式助力深抽裝置結(jié)構(gòu)示意圖

1)增加承拉管。使泵筒呈懸臂梁狀態(tài),不承受拉力,同時(shí)增加柱塞同心度。

2)增加組合插入密封結(jié)構(gòu)。采用具有自補(bǔ)償功能的1道銅環(huán)和2道高強(qiáng)度尼龍環(huán)形成組合插入密封結(jié)構(gòu),可提高助力深抽裝置的耐摩擦性能和密封可靠性。

8.1.2 實(shí)施計(jì)劃

為了能夠按期完成改進(jìn)工作,制定了箭條圖(圖8)。

圖8中：①、②、③等節(jié)點(diǎn)編號(hào)表示起點(diǎn)和終點(diǎn);箭條線①→②→③→④→⑥→⑧→⑨→⑩表示關(guān)鍵的、用時(shí)最多的工作,上方文字表示工作內(nèi)容,下方文字表示時(shí)間(天數(shù));其余箭條線表示實(shí)際存在的工作。通過(guò)制定箭條圖,確定了助力深抽裝置改進(jìn)工作的關(guān)鍵路線為：①→②→③→④→⑥→⑧→⑨→⑩,同時(shí)將室內(nèi)試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、試驗(yàn)工裝加工、密封方式優(yōu)選、密封面加工作為并行作業(yè),將總工期優(yōu)化為17d,并嚴(yán)格執(zhí)行,確保改進(jìn)工作如期完成。

8.1.3 效果驗(yàn)證

實(shí)施后,對(duì)試制加工的5套新型深抽助力裝置負(fù)載時(shí)的同心度數(shù)據(jù)進(jìn)行了測(cè)量(表12)。

結(jié)果顯示,負(fù)載時(shí)串聯(lián)柱塞與大小泵筒間的同心度偏差符合率達(dá)到100%,措施有效,目標(biāo)達(dá)成。

8.2 對(duì)策實(shí)施2:設(shè)計(jì)“只接不脫”型井下對(duì)接裝置

8.2.1 結(jié)構(gòu)原理

由于采用插入密封式助力深抽裝置,桿柱與柱塞對(duì)接后無(wú)需脫開(kāi),為增加連接可靠性,小組成員經(jīng)過(guò)討論,研制出一種“只接不脫”型井下對(duì)接裝置。它主要由上接頭、對(duì)接軸、套筒、鎖環(huán)、隔環(huán)、限位環(huán)和下接頭組成。該對(duì)接裝置采用錐面自鎖形式,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,連接可靠,工作原理如下：①通過(guò)下放抽油桿,對(duì)接軸進(jìn)入套筒內(nèi),鎖環(huán)被撐開(kāi);②繼續(xù)下放抽油桿,當(dāng)對(duì)接軸到達(dá)限位環(huán)后,鎖環(huán)恢復(fù)原狀;③由于套筒內(nèi)有2道鎖環(huán),鎖環(huán)利用錐角將對(duì)接軸鎖住,實(shí)現(xiàn)了對(duì)接。

圖8 助力深抽裝置改進(jìn)工作實(shí)施計(jì)劃箭條圖

8.2.2 效果驗(yàn)證

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用證明,采用“只接不脫”型井下對(duì)接裝置對(duì)接成功率高,且對(duì)接后不脫開(kāi),避免了生產(chǎn)中脫接器釋放現(xiàn)象,措施目標(biāo)達(dá)成。

8.3 對(duì)策實(shí)施3:改進(jìn)防偏磨優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件

綜合考慮三維井眼軌跡對(duì)桿柱受力的影響,建立深抽桿柱空間運(yùn)動(dòng)力學(xué)理論模型,并以VC++為開(kāi)發(fā)平臺(tái),結(jié)合計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和OpenGL三維建模技術(shù),在現(xiàn)有軟件的基礎(chǔ)上,開(kāi)發(fā)了有桿泵井防偏磨優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件。

8.3.1 功能介紹

該軟件可根據(jù)油井需要,實(shí)現(xiàn)以下功能：

1)三維井眼軌跡的精確描述和可視化仿真。利用OpenGL技術(shù)和B樣條插值擬合技術(shù),實(shí)現(xiàn)了三維井眼軌跡的精確描述和可視化仿真,提高了井眼軌跡分析的直觀性與準(zhǔn)確性(圖9)。

2)三維桿管柱受力及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的可視化仿真。主要包括2部分功能：①三維桿管柱靜止?fàn)顟B(tài)條件下的軸向力、接觸應(yīng)力等可視化仿真;②三維桿管柱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的軸向力、接觸應(yīng)力等可視化仿真。

三維管桿運(yùn)動(dòng)可視化仿真可直觀地分析井下抽油桿管的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,同時(shí)為防偏磨方案的制定、優(yōu)化與修正提供理論依據(jù)。

圖9 井眼軌跡三維立體圖

3)三維井筒內(nèi)桿管柱靜、動(dòng)態(tài)偏磨分析及防偏磨方案優(yōu)化設(shè)計(jì)。其主要包括：①三維井筒內(nèi)靜、動(dòng)態(tài)條件下的桿管柱偏磨分析;②添加扶正器、加重桿、抗磨油管等不同措施下的防偏磨方案優(yōu)化(圖10)。

圖10 屈曲偏磨點(diǎn)分布圖及其三維顯示

8.3.2 效果驗(yàn)證

小組應(yīng)用有桿泵井防偏磨優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件對(duì)大北11-29等4口井進(jìn)行了模擬,結(jié)果見(jiàn)表13。

結(jié)果顯示,模擬中和點(diǎn)與實(shí)測(cè)中和點(diǎn)偏差較小(＜20m),井眼軌跡偏磨符合率在85%以上,對(duì)策目標(biāo)達(dá)成。

9 實(shí)施效果

9.1 效果評(píng)析

按對(duì)策實(shí)施后,通過(guò)與各開(kāi)發(fā)單位充分交流,先后在臨41-X115等8口井上進(jìn)行了前期現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)(其中替代電泵井1口),現(xiàn)場(chǎng)施工順利。對(duì)8口井的生產(chǎn)情況及連續(xù)生產(chǎn)時(shí)間統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表14。

由表14可以看出,各井均正常生產(chǎn)至今并繼續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行,最長(zhǎng)持續(xù)生產(chǎn)時(shí)間達(dá)到281d,由此驗(yàn)證了本次QC活動(dòng)的有效性。

9.2 目標(biāo)實(shí)現(xiàn)情況

勝利油田采油院針對(duì)改進(jìn)后的有桿泵助力深抽技術(shù),在河口、純梁等開(kāi)發(fā)單位進(jìn)行了推廣應(yīng)用。截至2014年3月,共推廣了61口井(其中替代電泵井2口),具體應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表15。

從表15可以看出,截至2014年3月,共有4口井出現(xiàn)了返工現(xiàn)象,有桿泵助力深抽技術(shù)施工成功率由活動(dòng)前74.11%增至93.44%,完成了本次QC活動(dòng)的目標(biāo)(柱狀圖略)。

表13 油井偏磨情況模擬結(jié)果

表14 對(duì)策實(shí)施后有桿泵助力深抽技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況統(tǒng)計(jì)表

9.3 效益分析

通過(guò)本次QC活動(dòng),改進(jìn)了有桿泵助力深抽裝置,設(shè)計(jì)了新型井下對(duì)接裝置,改進(jìn)了防偏磨優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件。通過(guò)以上手段節(jié)省了施工時(shí)間和作業(yè)成本,延長(zhǎng)了油井生產(chǎn)周期,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

9.3.1直接經(jīng)濟(jì)效益

直接經(jīng)濟(jì)效益=收入－成本

=(工具費(fèi)+設(shè)計(jì)技術(shù)服務(wù)費(fèi))×井次－加工成本×井次－人工成本-技術(shù)研發(fā)費(fèi)用

其中,工具包含助力深抽裝置、活動(dòng)接頭、對(duì)接裝置、高效組合氣錨與內(nèi)流扶正器5種,則：

工具費(fèi)=31300元＋650元＋1512元＋25480元+388元/個(gè)×53個(gè)=7.9506萬(wàn)元;

加工成本=14000+430+1250+19500+120×53 =4.154(萬(wàn)元);

直接經(jīng)濟(jì)效益=(79506+5000)×57－41540× 57－52500×10-80000≈184.406(萬(wàn)元)。

因此,本次QC活動(dòng)創(chuàng)直接經(jīng)濟(jì)效益184.406萬(wàn)元。

表15 對(duì)策實(shí)施后有桿泵助力深抽技術(shù)應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)表

9.3.2 間接經(jīng)濟(jì)效益

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試分析：

1)對(duì)于替代有桿泵井,截至2014年3月,單井平均日增油3.68t/d,累計(jì)增油25829.92t,按每噸油售價(jià)4580元/t,每噸油成本1820元/t計(jì)算,則可獲增油效益=增油×(油價(jià)-成本)×施工成功率增值=25829.92×(4580-1820)×(93.44%-74.11%)= 1378.05(萬(wàn)元)。

2)對(duì)于替代電泵井,平均單井日節(jié)電600kW·h,電費(fèi)按0.7元/(kW·h),則節(jié)約電費(fèi)=600×0.7×(263+ 119)=16.044(萬(wàn)元)。

3)按1口井起下1趟作業(yè)管柱費(fèi)用2.4萬(wàn)元計(jì)算,應(yīng)用的61口井至少可以減少起下管柱作業(yè)61× (93.44%-74.11%)≈11趟,則共節(jié)省作業(yè)支出2.4× 11=26.4萬(wàn)元。

因此,本次QC活動(dòng)創(chuàng)增油效益1378.05萬(wàn)元,節(jié)約支出42.444萬(wàn)元。

9.3.3 社會(huì)效益

通過(guò)提高有桿泵助力深抽技術(shù)施工成功率,可有效節(jié)約國(guó)家資源、能源,減少污水排放,降低環(huán)境污染,社會(huì)效益顯著。

10 鞏固措施

為了有效地鞏固QC活動(dòng)成果,形成良性循環(huán),制定以下鞏固措施：

1)廣泛開(kāi)展QC活動(dòng),立足現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,解決技術(shù)難題,發(fā)動(dòng)成員廣提合理化建議。

2)申請(qǐng)國(guó)家實(shí)用新型專利2項(xiàng)《插入密封式深抽助力裝置》、《一種井下對(duì)接裝置》,目前正在審批當(dāng)中。

3)繼續(xù)加強(qiáng)井況及應(yīng)用情況分析,起草并形成標(biāo)準(zhǔn)《有桿泵助力深抽裝置》,目前正在申報(bào)中。

4)繼續(xù)建立有桿泵助力深抽技術(shù)服務(wù)臺(tái)賬,收集資料,跟蹤效果,并及時(shí)調(diào)整工藝措施。

11 總結(jié)及下一步打算

本次活動(dòng)中小組成員群策群力,以數(shù)據(jù)和事實(shí)為依據(jù),運(yùn)用QC理論和方法,不斷進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)、試驗(yàn),完成了本課題,達(dá)到了預(yù)期制定的目標(biāo)。通過(guò)此次QC活動(dòng),小組成員的QC技能有了明顯提高,并積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

在下次活動(dòng)中QC小組將圍繞“并聯(lián)式雙腔抽油泵的研制”為題開(kāi)展活動(dòng)。

■成果點(diǎn)評(píng)

優(yōu)點(diǎn)：選題理由充分,針對(duì)癥結(jié)找原因,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、試驗(yàn)、結(jié)合理論分析等方法,科學(xué)確定要因。對(duì)策和措施具體、目標(biāo)量化。

不足之處：在運(yùn)用統(tǒng)計(jì)工具分析原因時(shí),此環(huán)節(jié)不能確認(rèn)某個(gè)末端因素是否是要因,所以樹(shù)圖上不能標(biāo)出具體要因因素。

王梅

2014-09-15