劉從領(lǐng) 狄敏燕 呂永科 袁杰 陳波

（1.江蘇油田工程院；2.中石油勘探開(kāi)發(fā)研究院；3.西南油氣田蜀南氣礦；4.江蘇油田試采一廠）

1 問(wèn)題的提出

江蘇油田為復(fù)雜小斷塊油藏，低滲特低滲油藏超過(guò)50%，這些低滲儲(chǔ)層普遍呈現(xiàn)注水困難的現(xiàn)象，隨著開(kāi)發(fā)的深入，對(duì)應(yīng)的油井大多存在供液不足的情況，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)入間抽的油井逐年增多（圖1），截至2013年9月底，有間抽井115口，開(kāi)井97口，日產(chǎn)油44.4 t，含水44.5%。另外，有44 口井采用38mm的抽油泵生產(chǎn)。隨著間抽井井?dāng)?shù)的增多，生產(chǎn)運(yùn)行中的問(wèn)題也愈發(fā)突出。

圖1 江蘇油田間抽井歷年井?dāng)?shù)狀況

1.1 間抽井工作制度不合理

目前，江蘇油田開(kāi)井的97口間抽井，大都采用統(tǒng)一固定的間抽制度（如每天抽8h停16h或抽12h停12h等）進(jìn)行生產(chǎn)，其中有59口井的泵效低于30%，27口井的泵效低于10% （表1），說(shuō)明目前的間抽制度并不合理，也就是間抽井開(kāi)井的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。如閔24-18A 井每天運(yùn)轉(zhuǎn)12h，停機(jī)12h，對(duì)比表2的生產(chǎn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，該井實(shí)際抽到油的時(shí)間在4 h以內(nèi)，顯然有一半以上的時(shí)間是空抽的狀態(tài)。同時(shí)這種方法需采油技術(shù)人員定時(shí)現(xiàn)場(chǎng)操作，勞動(dòng)強(qiáng)度較大。這樣的情況造成平均一天近8h的電能是被白白浪費(fèi)掉的。按抽油機(jī)的功率5~22kW 計(jì)算，1天單臺(tái)機(jī)器所浪費(fèi)電能達(dá)到40~160kW h左右，浪費(fèi)的電費(fèi)（按每度電8角）為30~120元（表3）。結(jié)果導(dǎo)致了在油田生產(chǎn)中存在著一種“以電換油”的無(wú)奈之舉，抽油機(jī)所開(kāi)采的原油，基本上是用同等價(jià)值的電能換來(lái)的。所以，急需尋找一種更合理的抽油機(jī)井間抽制度。

表1 低泵效油井?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

表2 部分間抽井生產(chǎn)情況對(duì)比

1.2 間抽井工作量大

江蘇油田的間抽井都采用人工啟停的方式，一部分間抽井距離最近的計(jì)量房或值班室路途較遠(yuǎn)（表4），給人工啟停帶來(lái)了很大的不便，有的間抽井（如陽(yáng)3-1）距離最近的計(jì)量房或值班點(diǎn)達(dá)8 km，每天技術(shù)人員要走的路程達(dá)32km，1年下來(lái)要走11 680km；有的還要坐船過(guò)河，增加了工作的危險(xiǎn)系數(shù)。還有一些單罐拉油點(diǎn)離站點(diǎn)較遠(yuǎn)，井場(chǎng)建有值班點(diǎn)，而通常1口井至少配備2名值班人員，隨著用工的難度和成本的增加，目前采油隊(duì)急需優(yōu)化這些偏遠(yuǎn)井的生產(chǎn)管理。

表3 間抽井節(jié)電情況統(tǒng)計(jì)

表4 間抽井離附近值班點(diǎn)的距離

目前采油廠嘗試使用高壓氮?dú)鈿鈽寽y(cè)試技術(shù)，采用相對(duì)穩(wěn)定的惰性氣體氮?dú)庾鳛楦邏簹庠?，提供井口測(cè)試發(fā)聲聲源；高壓氮?dú)馄看鎯?chǔ)壓力一般在0~12M Pa之間。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是取消了聲彈，采用惰性氣體氮?dú)庾鳛闅庠聪鄬?duì)安全。但是該技術(shù)還有如下缺陷：

1）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用反映部分井測(cè)量誤差大；

2）這種高壓氮?dú)馄康拇鎯?chǔ)壓力高達(dá)12M Pa，氣瓶接口等連接部件仍然存在安全隱患；

3）現(xiàn)場(chǎng)攜帶氮?dú)馄坎环奖悖?/p>

4）采油廠沒(méi)有專門(mén)氮?dú)庠?，氮?dú)馐褂猛暌院笾匦鲁錃庀鄬?duì)不方便。

表5 真177井月度數(shù)據(jù)表

1.3 現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)液面測(cè)試問(wèn)題不斷

江蘇油田現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)液面測(cè)試大多由采油隊(duì)試井工定期測(cè)量動(dòng)液面，通過(guò)手動(dòng)放炮測(cè)得動(dòng)液面數(shù)據(jù)。該方法主要問(wèn)題是：

1）需工作人員背著回聲測(cè)試儀逐井測(cè)試，2-3人才能完成測(cè)試工作，每口井每個(gè)月需要測(cè)試液面1次或2次，有時(shí)為了得到一個(gè)準(zhǔn)確液面數(shù)據(jù)要重復(fù)測(cè)試多次，每個(gè)小組每天測(cè)試20井次以上，測(cè)試工作量特別大。工作人員無(wú)論嚴(yán)寒還是酷暑都在野外開(kāi)展測(cè)試工作，特別辛苦。

2）由于測(cè)試方法落后，時(shí)常出現(xiàn)液面未測(cè)出的情況（表5），往往認(rèn)為準(zhǔn)確的液面數(shù)據(jù)實(shí)際上并不準(zhǔn)確，延誤了或誤調(diào)了生產(chǎn)參數(shù)。

3）如果在間抽井啟停前后分別測(cè)得動(dòng)液面的數(shù)據(jù)，有利于準(zhǔn)確把握油井的供液能力，從而制定更好的間抽工作制度，但這樣會(huì)成倍增加工作量與交通成本。

4）火藥爆炸回聲測(cè)示方法危險(xiǎn)性大，炸藥使用還受到國(guó)家對(duì)炸藥銷售使用規(guī)定的嚴(yán)格限制，購(gòu)買(mǎi)炸藥渠道也不暢通，嚴(yán)重制約著油井液面的測(cè)試工作。

2 智能間抽控制系統(tǒng)

在大力推廣油田管理和控制自動(dòng)化的今天，間抽油井的智能化自動(dòng)化控制也顯得較為迫切，尤其是油井的開(kāi)采已進(jìn)入中后期，間抽井的增加，問(wèn)題也日益突出，采用智能間抽開(kāi)采作業(yè)制度，減輕人員工作量，及時(shí)響應(yīng)井下的液面變化來(lái)控制抽油機(jī)開(kāi)關(guān)，目前，大慶的葡萄花油田有9井次的應(yīng)用，青海油田也有5口井的應(yīng)用，長(zhǎng)慶、吉林等油田都有應(yīng)用[1-3]，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際表明，在確保油井產(chǎn)液量基本穩(wěn)定的前提下，根據(jù)油井動(dòng)液面即沉沒(méi)度的大小，油井實(shí)施智能間抽，大幅度減少無(wú)功損耗，油井泵效及系統(tǒng)效率有了明顯提高，實(shí)現(xiàn)了油井生產(chǎn)的優(yōu)化運(yùn)行，節(jié)能效果顯著。

2.1 智能間抽控制系統(tǒng)工作原理

智能間抽控制技術(shù)，即現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得動(dòng)液面的數(shù)據(jù)后，通過(guò)數(shù)據(jù)信息的無(wú)線傳輸系統(tǒng)，將連續(xù)的動(dòng)液面數(shù)據(jù)和電流信號(hào)送至微處理器，計(jì)算機(jī)將所采集到的動(dòng)液面數(shù)據(jù)，與設(shè)定的沉沒(méi)度精心對(duì)比后，給現(xiàn)場(chǎng)的控制部分發(fā)出指令，控制抽油機(jī)的啟停（見(jiàn)圖2）。同時(shí)記錄開(kāi)機(jī)停機(jī)時(shí)間，就這樣不斷的根據(jù)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，結(jié)合井下液面的變化規(guī)律進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，完成抽油機(jī)的采油時(shí)間和間歇時(shí)間的優(yōu)化計(jì)算與選擇，控制抽油機(jī)的啟停使其保持在最佳間抽狀態(tài)。

2.2 動(dòng)液面在線式檢測(cè)

目前，動(dòng)液面的監(jiān)測(cè)方式主要有：下壓力傳感器測(cè)試、放空炮彈測(cè)試法、氣動(dòng)聲源測(cè)試。由于壓力傳感器測(cè)試和放空炮彈方式存在操作不方便、缺乏安全性和可靠性等問(wèn)題，不適合用作動(dòng)液面在線監(jiān)測(cè)[4-6]。綜合各種因素，考慮采用氣動(dòng)聲源的液面在線監(jiān)測(cè)技術(shù)。

圖2 智能間抽控制系統(tǒng)示意圖

油井液位深度檢測(cè)基本原理是聲納系統(tǒng)的回聲定位法：井口氣爆發(fā)聲裝置一旦收到指令或到達(dá)設(shè)定時(shí)間，系統(tǒng)即按設(shè)定的參數(shù)啟動(dòng)電磁閥或微型氣泵向套管內(nèi)（或外）放氣產(chǎn)生次聲波作為測(cè)量次聲源，該裝置次聲源的產(chǎn)生是利用套管內(nèi)外壓差，對(duì)油井套管內(nèi)或外放氣產(chǎn)生。對(duì)內(nèi)或?qū)ν夥艢庥?個(gè)電磁閥控制，同時(shí)針對(duì)無(wú)套壓油井，使用一微型氣泵作為內(nèi)爆聲源，微型氣泵以空氣作為氣源，與電磁閥和主控制板一起安裝在井口[7]。

2.3 可行性分析

智能間抽控制系統(tǒng)改變以往間抽制度，應(yīng)用超低頻寬聲帶次聲波聲納技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在線式動(dòng)液面監(jiān)測(cè)控制，相當(dāng)于給間開(kāi)井的抽油機(jī)安裝了一雙眼睛，時(shí)時(shí)刻刻監(jiān)視油井的動(dòng)液面位置，達(dá)到了油井有油就自動(dòng)抽取，沒(méi)油時(shí)就自動(dòng)停機(jī)。根據(jù)抽油機(jī)的上下行程電流變化準(zhǔn)確地描繪出抽油機(jī)的加、卸載過(guò)程，并結(jié)合井下液面變化規(guī)律和新型供排關(guān)系理論，進(jìn)行自學(xué)習(xí)，自動(dòng)優(yōu)化抽油機(jī)的最佳間抽工作時(shí)間，達(dá)到在保證產(chǎn)量的前提下，降低能耗，提高工作效率的目的，實(shí)現(xiàn)科學(xué)的智能化管理，方便技術(shù)人員對(duì)抽油機(jī)最新動(dòng)態(tài)的準(zhǔn)確分析，可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，延長(zhǎng)油井免修期，提高油田尤其是低產(chǎn)區(qū)塊的綜合管理水平。這種智能量化控制技術(shù)，將大大提高間開(kāi)井的生產(chǎn)效率，降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度與運(yùn)行成本，是采油廠實(shí)現(xiàn)降本增效的一項(xiàng)科學(xué)又有效的技術(shù)和裝備。

3 結(jié)論與建議

1）江蘇油田的間抽井大多存在泵效低、抽時(shí)偏長(zhǎng)、工作量大的問(wèn)題。現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)液面測(cè)試，下雨天無(wú)法開(kāi)展，還存在測(cè)量精度差、有時(shí)液面測(cè)不出等問(wèn)題，急需尋找更為合理的間抽井生產(chǎn)制度與液面測(cè)試技術(shù)。

2）智能間抽控制系統(tǒng)的間抽停機(jī)時(shí)間通過(guò)動(dòng)液面高度而定，可降低生產(chǎn)管理難度，減輕崗位工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短抽油機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，提高泵效，防止空抽現(xiàn)象，同時(shí)能延長(zhǎng)抽油泵的檢泵周期，減少維護(hù)費(fèi)用。

3）隨著用工難度和成本的增加，對(duì)于邊遠(yuǎn)的間抽井，可以嘗試智能控制間抽生產(chǎn)技術(shù)。對(duì)于泵效較低，同時(shí)離值班室較近的間抽井，嘗試延長(zhǎng)其間抽停井周期或?qū)ふ腋侠淼拈g抽制度。

4）目前有44口間抽井的抽油泵泵徑為38mm，工作參數(shù)偏大。需要一方面優(yōu)化注水開(kāi)發(fā)工藝補(bǔ)充地層能量，另一方面通過(guò)優(yōu)化工作參數(shù)達(dá)到供排協(xié)調(diào)。

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