朱益飛（勝利油田孤東采油廠）

孤東油田注采結(jié)構(gòu)一體化調(diào)整節(jié)能示范區(qū)實(shí)施效果與評(píng)價(jià)

朱益飛（勝利油田孤東采油廠）

針對(duì)老油田后續(xù)水驅(qū)階段開(kāi)發(fā)單元面臨著高含水井比例大、平面注采不均衡、生產(chǎn)參數(shù)不合理及地面電動(dòng)機(jī)配套設(shè)備能耗高和單元產(chǎn)量自然遞減率大等問(wèn)題，提出了采取限提并舉調(diào)整單元產(chǎn)液結(jié)構(gòu)、限制無(wú)效產(chǎn)液提升有效產(chǎn)液的注采一體化調(diào)整，以及配套更新地面拖動(dòng)設(shè)備的優(yōu)化方案，介紹了孤東四區(qū)3—4開(kāi)發(fā)單元注采結(jié)構(gòu)一體化調(diào)整節(jié)能示范區(qū)項(xiàng)目的主要內(nèi)容、實(shí)施情況，并對(duì)項(xiàng)目實(shí)施效果和綜合效益作了分析評(píng)價(jià)。實(shí)踐證明，該方案實(shí)施后注采比保持在0.9～1.0之間，保證了開(kāi)發(fā)單元平面注采均衡，開(kāi)發(fā)單元年自然遞減率下降了13.6%，單元油井系統(tǒng)效率達(dá)標(biāo)率提高了24.7%，百米噸液?jiǎn)魏慕档土?.1 k Wh，區(qū)域年節(jié)電能力達(dá)245.34×104kWh，它的實(shí)施對(duì)于高孔、高滲油藏注聚單元后續(xù)水驅(qū)開(kāi)發(fā)調(diào)整具有典型示范作用和推廣價(jià)值。

孤東油田；注采結(jié)構(gòu)；一體化；優(yōu)化調(diào)整；實(shí)施效果

引言

孤東油田是在中生界潛山背景上發(fā)育起來(lái)的近南北走向的第三系披覆背斜構(gòu)造[1]。四區(qū)位于孤東油田西南部，為一由斷層切割形成的自然區(qū)塊，自開(kāi)發(fā)以來(lái)分Ng3-4和Ng5-6兩套層系開(kāi)發(fā)，其中四區(qū)Ng3-4含油面積4.1 km2，平均有效厚度8.7 m，石油地質(zhì)儲(chǔ)量726×104t。孤東油田四區(qū)Ng3-4開(kāi)發(fā)單元自1984年11月投入開(kāi)采以來(lái)，已開(kāi)發(fā)30多年，先后經(jīng)歷產(chǎn)能建設(shè)、防砂轉(zhuǎn)注和注水見(jiàn)效、井網(wǎng)調(diào)整、綜合治理、二元復(fù)合驅(qū)、后續(xù)水驅(qū)等6個(gè)開(kāi)發(fā)階段[2]。2013年1月進(jìn)入后續(xù)水驅(qū)階段以來(lái)，單元面臨著高含水井比例大、平面注采不均衡、生產(chǎn)參數(shù)不合理及地面電動(dòng)機(jī)配套設(shè)備能耗高的問(wèn)題，單元遞減達(dá)28.1%等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了該區(qū)塊開(kāi)發(fā)收益。面對(duì)低油價(jià)新常態(tài)以及油田節(jié)能減排工作的需要，孤東采油廠從系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整高度出發(fā)，以注采結(jié)構(gòu)一體化調(diào)整為原則，提出實(shí)施孤東油田四區(qū)Ng3-4開(kāi)發(fā)單元注采結(jié)構(gòu)一體化調(diào)整節(jié)能示范區(qū)項(xiàng)目，通過(guò)限提并舉調(diào)整單元產(chǎn)液結(jié)構(gòu)，限制無(wú)效產(chǎn)液、提升有效產(chǎn)液，達(dá)到控水穩(wěn)油，減緩遞減的目的，配套更新地面拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)設(shè)備，以達(dá)到節(jié)能降耗和提質(zhì)增效的目的。項(xiàng)目實(shí)施后，可為油田其它后續(xù)水驅(qū)開(kāi)發(fā)單元提供開(kāi)發(fā)優(yōu)化調(diào)整經(jīng)驗(yàn)，對(duì)老油田開(kāi)發(fā)單元整體穩(wěn)油、控液、提質(zhì)、增效工作具有十分重要的借鑒和指導(dǎo)意義。

1 孤東油田四區(qū)3-4單元能耗現(xiàn)狀

孤東油田四區(qū)3-4單元現(xiàn)有63口油井，單井平均日耗電量為247 k Wh，平均含水97.1%，單井日耗電量247 k Wh，油井系統(tǒng)效率達(dá)標(biāo)率為65.1%。經(jīng)分析，其中13口高含水率油井存在嚴(yán)重的生產(chǎn)參數(shù)過(guò)高和無(wú)效產(chǎn)液?jiǎn)栴}，約占區(qū)塊油井總數(shù)的20.6%；6口油井因油井防砂工藝因素存在產(chǎn)液量過(guò)低、油井效率低和產(chǎn)能能力不足的問(wèn)題，約占區(qū)塊油井總數(shù)的9.52%。水井20口，其中15口水井注水量存在不合理問(wèn)題，10口水井注水量過(guò)大，造成對(duì)應(yīng)油井含水上升過(guò)快，存在無(wú)效注水問(wèn)題，約占區(qū)塊水井總數(shù)的50%；5口水井因管柱結(jié)構(gòu)不合理（4口井）和防砂效果不佳（1口井）存在嚴(yán)重的欠注問(wèn)題，約占區(qū)塊水井總數(shù)的25%。地面配電電動(dòng)機(jī)全部為高能耗Y系列電動(dòng)機(jī)，其中3臺(tái)55 k W電動(dòng)機(jī)存在明顯的載荷過(guò)低現(xiàn)象，其中22口油井系統(tǒng)效率不達(dá)標(biāo)需要進(jìn)行優(yōu)化治理。

表1 四區(qū)3-4單元油井產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整效果對(duì)比

表2 四區(qū)3-4單元水井產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整效果對(duì)比

2 注采結(jié)構(gòu)一體化調(diào)整的主要內(nèi)容

針對(duì)單元目前轉(zhuǎn)后續(xù)水驅(qū)存在的問(wèn)題，多措并舉分類治理，調(diào)整措施結(jié)合能耗優(yōu)化，提高系統(tǒng)效率，地面配套更新，降低耗電。其中針對(duì)高含水井，根據(jù)液量高低實(shí)施分級(jí)限液，控制含水上升；針對(duì)低液低含水井，根據(jù)儲(chǔ)層發(fā)育、出砂及能量狀況，合理控制產(chǎn)液量；利用能耗潛力評(píng)價(jià)分析系統(tǒng)對(duì)四區(qū)3-4生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；實(shí)施均衡注水，注采比在0.9～1.0之間，保證平面注采均衡；采用高效電動(dòng)機(jī)，淘汰落后、高能耗的Y系列電動(dòng)機(jī)。

2.1 油水井一體化優(yōu)化調(diào)整措施

設(shè)計(jì)油井措施工作量19口井，每日共減少液量430 t，增加油量3.3 t。其中高含水無(wú)效益油井限液13口井，日減少液量530 t，影響油量5.2 t；低液低含水油井防砂提液6口，日增加液量100 t，增油8.5 t。設(shè)計(jì)水井措施工作量15口井，每日共減少注水430 m3。其中水井防砂1口井，換管柱4口井，日增加注水370 m3；調(diào)配10口井，日減少注水800 m3。

2.2 優(yōu)化配套地面設(shè)備措施

孤東四區(qū)3-4油井在用Y系列電動(dòng)機(jī)63臺(tái)，全部更新為YE3系列高效三相異步電動(dòng)機(jī)，其中功率22 k W電動(dòng)機(jī)13臺(tái)，30 kW電動(dòng)機(jī)33臺(tái)，37 k W電動(dòng)機(jī)17臺(tái)。油井生產(chǎn)參數(shù)調(diào)整后原功率55 k W電動(dòng)機(jī)3臺(tái)，更新為YE3系列電動(dòng)機(jī)后降低功率至37 kW。

3 項(xiàng)目實(shí)施情況

示范區(qū)方案按照先易后難、油水并進(jìn)的原則，對(duì)產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整設(shè)計(jì)的油水井工作量進(jìn)行實(shí)施，共實(shí)施油井措施工作量19口井，水井措施工作量15口井。同時(shí)配套油井調(diào)參限液13口井，水井調(diào)配10口井，單元的開(kāi)發(fā)效果得到了明顯改善。

3.1 高含水井區(qū)采取限液及注采調(diào)配工作，減少無(wú)效液量和注水量的能耗

單元轉(zhuǎn)水驅(qū)以來(lái)，含水快速上升，含水上升率高達(dá)2%，單元平均含水97.1%，部分井區(qū)油井高液高含水生產(chǎn)，無(wú)效液量能耗高問(wèn)題突出。考慮到上述問(wèn)題，方案設(shè)計(jì)對(duì)高含水井區(qū)實(shí)施油井限液及對(duì)應(yīng)注水井調(diào)配，減少無(wú)效液量和注水量的能量，控制單元含水上升速度。方案共實(shí)施油井降參限液13口井，日減液525 t，影響油量5.0 t；對(duì)應(yīng)水井調(diào)配10口井，日降低注水量800 m3，從而實(shí)現(xiàn)單元平面及層間注采比的調(diào)整，減少提液和注水能耗。油井產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整前后對(duì)比效果見(jiàn)表1。

3.2 低含水井區(qū)采取防砂提液提注措施，提高油井產(chǎn)能

針對(duì)低含水井區(qū)局部出砂堵塞問(wèn)題，開(kāi)展油水井聯(lián)動(dòng)、一體化治理。對(duì)于受地層出砂及泵管漏影響的低液油井，實(shí)施檢換繞、改變防砂方式等方法進(jìn)行治理，產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整方案共計(jì)實(shí)施油井防砂6口井，單井日增液18.6 t，日增油1.1 t，累積增油1800 t，減緩了單元轉(zhuǎn)水驅(qū)以來(lái)產(chǎn)量遞減速度。水井產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整前后對(duì)比效果見(jiàn)表2。

3.3 推廣應(yīng)用YE3系列高效電動(dòng)機(jī)

將Y系列異步油井電動(dòng)機(jī)更換為YE3系列高效電動(dòng)機(jī)，共更新電動(dòng)機(jī)63臺(tái)，并根據(jù)油井抽油機(jī)負(fù)荷優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù)。更換前油井電動(dòng)機(jī)平均日耗電247 kWh，更換后平均日耗電215 k Wh，下降32 k Wh。示范區(qū)整體日耗電下降3749 k Wh。

表3 孤東四區(qū)3-4單元產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整方案前后指標(biāo)對(duì)比

4 實(shí)施效果

4.1 合理調(diào)整注采結(jié)構(gòu)，有效減緩單元自然遞減

通過(guò)限提并舉，合理調(diào)整注采結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)控水穩(wěn)油，有效限制無(wú)效產(chǎn)液、提升有效產(chǎn)液，提高單元開(kāi)發(fā)水平。年自然遞減由28.1%下降到14.5%，下降13.6%。比同類后續(xù)水驅(qū)單元同期自然遞減低5.5%。

表3為孤東四區(qū)3-4單元產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整方案前后指標(biāo)對(duì)比表。從表3中可以看出，目前單元日產(chǎn)油91.8 t，完成方案設(shè)計(jì)日產(chǎn)油88.0 t，含水保持穩(wěn)定，含水上升率下降4.3%，單元自然遞減率下降13.6%，比方案設(shè)計(jì)低1.5%，保證了單元轉(zhuǎn)水驅(qū)以來(lái)產(chǎn)量的穩(wěn)定運(yùn)行。

4.2 優(yōu)化油井生產(chǎn)參數(shù)，提高系統(tǒng)效率降低提液能耗

示范區(qū)措施前孤東四區(qū)3-4單元抽油機(jī)井中有22口油井系統(tǒng)效率不達(dá)標(biāo)，達(dá)標(biāo)率65.1%。通過(guò)綜合治理，以單井工況分析為基礎(chǔ)，以PE office工況控制圖為依據(jù)，對(duì)工況供液不足區(qū)按照“穩(wěn)油、控液、提效”三原則，以能耗最低潛力評(píng)價(jià)優(yōu)化設(shè)計(jì)為方法優(yōu)化油井生產(chǎn)參數(shù)，在基本保持液量穩(wěn)定前提下，減少了無(wú)效排量，降低耗電。有16口井轉(zhuǎn)入系統(tǒng)效率達(dá)標(biāo)區(qū)，達(dá)標(biāo)率達(dá)到89.8%，提高達(dá)標(biāo)率24.7%，有效提高能源利用率，降低提液能耗。同時(shí)，做好日常維護(hù)，密切跟蹤油井工況變化，及時(shí)優(yōu)化調(diào)整配套電動(dòng)機(jī)等設(shè)備。

表4為示范區(qū)調(diào)整方案前后能效指標(biāo)對(duì)比表。從表4中可以看出示范區(qū)措施實(shí)施后，四區(qū)3-4單元機(jī)采系統(tǒng)平均百米噸液耗電由0.77 k Wh降低至0.68 k Wh；平均系統(tǒng)效率由33.8%提高至37.18%；注水單耗由5.30 k Wh/m3降低至5.14 kWh/m3。

表4 示范區(qū)調(diào)整方案前后能效指標(biāo)對(duì)比

4.3 注采一體優(yōu)化調(diào)整保持油井高效運(yùn)行

根據(jù)注采對(duì)應(yīng)變化，供液能力、開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)變化及時(shí)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，跟蹤管理指標(biāo)的變化。對(duì)分析為地層供液不足導(dǎo)致泵效低的油井，堅(jiān)持“合理參數(shù)”生產(chǎn)的原則，優(yōu)化降低參數(shù)，保持注采平衡，供排協(xié)調(diào)，有效的減輕設(shè)備負(fù)荷，降低用電成本，提高泵效，優(yōu)化工況，能有效保持油井高效運(yùn)行。

5 綜合效益評(píng)價(jià)

1）項(xiàng)目投入。6口油井防砂作業(yè)費(fèi)用152.9萬(wàn)元，水井防砂1口井費(fèi)用17.4萬(wàn)元，換管柱4口井作業(yè)費(fèi)用33.3萬(wàn)元，更新63臺(tái)電動(dòng)機(jī)費(fèi)用60.7萬(wàn)元，合計(jì)總投入費(fèi)用291.3萬(wàn)元。

2）產(chǎn)出效益。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該項(xiàng)目年累增油量達(dá)到990 t，按每噸油價(jià)格2100元計(jì)算，則全年增油效益為207.9萬(wàn)元。年節(jié)約注水量10.57×104t，實(shí)現(xiàn)年注水節(jié)電76.89×104k Wh；年限液量達(dá)15.25 ×104t，實(shí)現(xiàn)提液節(jié)電168.45×104k Wh。若電價(jià)按0.632元/k Wh計(jì)算，則產(chǎn)生年節(jié)電效益為155.05萬(wàn)元。

3）項(xiàng)目投資回收期為0.8年。

[1]朱益飛.稠油開(kāi)采節(jié)能技術(shù)的降稠方式分析[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督.2010，26（7）：56-58.

[2]朱益飛，石曉明，馬冬梅.提高孤東油田機(jī)采系統(tǒng)效率的途徑[J].電力需求側(cè)管理，2009，11（4）：44-46.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.05.012

2017-02-10

（編輯 鞏亞清）

朱益飛，高級(jí)工程師，1989年畢業(yè)于華東石油學(xué)院（生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化專業(yè)），從事油田計(jì)量與節(jié)能新技術(shù)新工藝的研究開(kāi)發(fā)與推廣應(yīng)用工作，E-mail：zhuyifei112.slyt@sinopec.com，地址：山東省東營(yíng)市河口區(qū)仙河鎮(zhèn)勝利油田孤東采油廠技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督中心，257237。