董子明（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

目前，低滲透油田有較大部分油井運(yùn)行效率較低，該類井低液面、低泵效、低產(chǎn)能，采用常規(guī)抽油機(jī)耗電大，系統(tǒng)效率一般小于10%，與全油田平均系統(tǒng)效率相差10個(gè)百分點(diǎn)以上[1]。為了降低消耗、提高這部分井的系統(tǒng)效率，開(kāi)展了井口智能間歇抽油技術(shù)試驗(yàn)。該技術(shù)可根據(jù)液面深度、液面恢復(fù)速度的變化自動(dòng)設(shè)定合理的間抽時(shí)間，最大限度地將油井的抽汲參數(shù)與地層產(chǎn)能合理匹配，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

1 技術(shù)思路

智能間歇抽油的技術(shù)思路是采用地面卷?yè)P(yáng)機(jī)裝置，通過(guò)柔性鋼絲繩帶動(dòng)密封抽子將井下液體長(zhǎng)距離、大排量地提撈到地面管線，通過(guò)縮短抽油時(shí)間，智能化測(cè)試液面深度、液面恢復(fù)速度和產(chǎn)能，自動(dòng)控制合理的間抽時(shí)間，最大限度地將油井的抽汲參數(shù)與地層產(chǎn)能合理匹配，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

2 裝置結(jié)構(gòu)及工作原理

井口智能間歇抽油裝置由2部分構(gòu)成：地面井口部分為鋼絲卷筒、排繩器、電動(dòng)機(jī)、滑輪、井口支架及自動(dòng)化智能裝置（圖1）；井下部分由鋼絲、抽子、油管、篩管等組成（圖2）。

圖1 地面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

圖2 井下管柱

工作原理：通過(guò)鋼絲帶動(dòng)井下抽子在油管內(nèi)設(shè)定的深度上下運(yùn)動(dòng)，達(dá)到抽油目的。當(dāng)抽油時(shí)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，抽子帶著鋼絲下行，當(dāng)抽子到達(dá)液面時(shí)，重力傳感器感應(yīng)到重力變化，深度傳感器感應(yīng)出液面高度，此時(shí)抽子繼續(xù)下行至設(shè)置距離；當(dāng)抽子到達(dá)設(shè)置距離時(shí)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，抽子上行；當(dāng)抽子抽油上行至所設(shè)定的深度時(shí)，電路控制箱內(nèi)的控制系統(tǒng)指揮電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，制動(dòng)器制動(dòng)，使鋼絲不再繼續(xù)上行。根據(jù)液面恢復(fù)速度確定設(shè)置抽子停止時(shí)間，等液面恢復(fù)一定高度后，電路控制箱內(nèi)的控制系統(tǒng)指揮開(kāi)啟制動(dòng)器，同時(shí)使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，抽子帶動(dòng)鋼絲向下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)抽子到達(dá)液面時(shí)繼續(xù)下行到設(shè)置距離，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)抽子上行抽油。根據(jù)每次測(cè)得的液面深度的變化，電路控制箱內(nèi)的控制系統(tǒng)自動(dòng)增加或減少活塞停止時(shí)間，從而提高抽油效率[2]。

抽子下行到設(shè)置距離要上行時(shí)，重力傳感器所感應(yīng)到的質(zhì)量就是此次抽油的產(chǎn)量。重力傳感器將感應(yīng)到的信號(hào)傳給電路控制箱內(nèi)的存儲(chǔ)系統(tǒng)，電路控制箱內(nèi)的存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)每次抽油的產(chǎn)量，從而可得到每天此井的產(chǎn)量及此井每天的平均液面深度。井下液體抽到小四通后進(jìn)入輸油干線。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果

試驗(yàn)井178-82為1口正常運(yùn)轉(zhuǎn)的抽油機(jī)井（圖3）。該井試驗(yàn)前機(jī)型為CYJ5-2.7-26B，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)采用低轉(zhuǎn)速節(jié)能電動(dòng)機(jī)，額定轉(zhuǎn)速492r/min，電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YCD280-12，額定功率15kW。生產(chǎn)方式為24h連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，下泵深度888.74m，泵徑φ38mm，沖程2.185m，沖速5min-1。正常生產(chǎn)時(shí)日產(chǎn)液4.0t，日產(chǎn)油0.4t，綜合含水90.7%，沉沒(méi)度382.7m，測(cè)試日耗電89.26kWh。

圖3 井178-82裝置

2007年8月19—22日，該井轉(zhuǎn)為試驗(yàn)井（表1）。智能抽油裝置設(shè)定撈油軟柱塞下入最大深度為800m，設(shè)計(jì)鋼絲繩起下速度均為0.7m·s-1，設(shè)計(jì)間抽時(shí)間為2h；每天提撈8次，最長(zhǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間15天，液位波動(dòng)范圍在0～320m之間；日產(chǎn)液3.5t，日耗電37.4kWh，節(jié)電率58.1%。

表1 井口智能間歇抽油技術(shù)試驗(yàn)效果對(duì)比

4 取得階段成果

1）采用全井筒撈油，可有效減少抽吸次數(shù)，正常生產(chǎn)后無(wú)需清蠟（圖4、圖5）。軟柱塞皮碗最大壽命15天，最大運(yùn)行距離1.2×104m。在抽子下入500m時(shí)，采用液面恢復(fù)法測(cè)試日產(chǎn)液3.5t，液位深度206.7m，平均漏失量達(dá)到84.0%。

圖4 使用前后皮碗對(duì)比

圖5 軟柱塞抽子

2）采用鋼絲繩代替普通抽油桿，降低桿柱質(zhì)量69%，電動(dòng)機(jī)的裝機(jī)功率只有7.5kW，與原抽油機(jī)裝配電動(dòng)機(jī)功率15kW相比，額定功率下降一半。

3）采用軟件智能控制間歇生產(chǎn)時(shí)間，使提撈次數(shù)與油井地層供液能力相匹配，使生產(chǎn)制度更合理，提高了抽汲效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

4）裝置具有防盜自動(dòng)報(bào)警功能及無(wú)線通訊功能。當(dāng)裝置出現(xiàn)故障停機(jī)、停電、偷盜、破壞時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出警報(bào)，并立即通過(guò)內(nèi)置的通信裝置自動(dòng)發(fā)出短信息通知管護(hù)人員采取措施。

5）設(shè)計(jì)通過(guò)井下抽子下行探測(cè)液面，利用井口重力傳感器感應(yīng)到鋼絲繩應(yīng)力變化、深度傳感器感應(yīng)出每次抽油后液面深度變化，計(jì)算出每次井下液面的變化。

6）井下管柱采用特殊加工小間隙油管（油管對(duì)接處絲扣間隙為3～5mm），降低了軟柱塞皮碗的磨損。軟柱塞皮碗的壽命由10天提高到15天。

5 經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

該裝置使用期按10年計(jì)算，則經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)依據(jù)如下：

投入費(fèi)用：

◇每臺(tái)抽油裝置直接費(fèi)用17.0萬(wàn)元；

◇每臺(tái)抽油機(jī)每年的維護(hù)費(fèi)用為0.5萬(wàn)元，10年為5.0萬(wàn)元。

10年合計(jì)投入費(fèi)用22.0萬(wàn)元。

產(chǎn)出效益：

1）10年單井節(jié)省作業(yè)費(fèi)用21萬(wàn)元。智能間歇抽油裝置常年無(wú)需檢泵作業(yè)，只需定期將抽子提出井口，更換抽子皮碗。抽油機(jī)檢泵周期按2年計(jì)算，10年檢泵5次，節(jié)省檢泵費(fèi)用21萬(wàn)元。

2）10年單井節(jié)省清蠟費(fèi)用4.0萬(wàn)元。智能間歇抽油裝置抽油方式為抽子在全部井下油管內(nèi)長(zhǎng)距離運(yùn)行，不存在油管內(nèi)結(jié)蠟問(wèn)題，無(wú)需清蠟車清蠟作業(yè)。目前全廠年平均單井清蠟4次，每次0.1萬(wàn)元。

3）10年節(jié)省能耗費(fèi)用10.0萬(wàn)元。智能間歇抽油裝置設(shè)計(jì)間抽時(shí)間為2h，每天提撈8次，日耗電37.4kWh，節(jié)電率58.1%，預(yù)計(jì)年節(jié)電1.8172×104kWh，年創(chuàng)效益1.0萬(wàn)元。預(yù)計(jì)10年產(chǎn)出總效益35萬(wàn)元。

投入產(chǎn)出比為22/35=1∶2.7。

6 幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

1）該技術(shù)改變了原有抽油機(jī)全日制運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)了智能間歇抽油。由于抽油裝置存在著軟柱塞結(jié)構(gòu)不完善、排繩器設(shè)計(jì)不合理等問(wèn)題，需要進(jìn)一步改進(jìn)和試驗(yàn)。

2）該裝置具有遠(yuǎn)程通訊傳輸及防盜報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控等功能。通過(guò)不斷完善軟件后，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)量、液位自動(dòng)監(jiān)控、合理匹配抽汲參數(shù)功能，最大限度降低消耗，提高整機(jī)運(yùn)行效率。

3）該技術(shù)采用涂有復(fù)合材料的鋼絲代替抽油桿，沒(méi)有抽油桿、抽油泵，負(fù)荷減小，無(wú)偏磨現(xiàn)象，有效降低了防砂、防蠟、偏磨、桿斷等作業(yè)費(fèi)用。

[1]張琪.采油工程原理與設(shè)計(jì)[M].山東東營(yíng):石油大學(xué)出版社,2000:135-141.

[2]羅英俊,萬(wàn)仁溥.采油技術(shù)手冊(cè)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2000:61-102.