肖輝（大慶油田有限責(zé)任公司第九采油廠）

1 問(wèn)題提出

大慶外圍油田供液能力差、產(chǎn)液量低、舉升效率低、供液不足井比例高，隨著老油田開(kāi)發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)及新油田不斷投產(chǎn)，低產(chǎn)井所占比例逐年增加，低產(chǎn)井高效開(kāi)采成為了油田發(fā)展面臨的難題。采用連續(xù)生產(chǎn)勢(shì)必會(huì)造成供液不足，供采不協(xié)調(diào)，進(jìn)而導(dǎo)致舉升效率低[1]。為保證低效井有足夠的供液能力，通常采用間歇采油技術(shù)[2-4]。常規(guī)間歇采油節(jié)能效果顯著，但目前間歇采油受人員、設(shè)備、管理方面因素影響，一般以24 h為周期?！按箝g隔”的間歇啟停，存在停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)、流壓以及沉沒(méi)壓力變化幅度大的問(wèn)題，一般波動(dòng)幅度在50～150 m之間，與理論上的合理流壓存在一定誤差。為此，需要探索一種機(jī)采井精準(zhǔn)管理方法，實(shí)現(xiàn)低產(chǎn)井流壓精準(zhǔn)管理，確保抽油機(jī)井穩(wěn)定高效運(yùn)行。

2 機(jī)采井精準(zhǔn)管理方法

短周期間歇采油技術(shù)以單井合理流壓及合理沉沒(méi)壓力為管理目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定的供采協(xié)調(diào)和高效運(yùn)行。

2.1 合理流壓區(qū)間的確定

根據(jù)油氣層滲流理論及低滲透油田滲流特征，推導(dǎo)出低滲透油井流入動(dòng)態(tài)方程，在數(shù)學(xué)上表明流入動(dòng)態(tài)曲線存在拐點(diǎn)。同時(shí)，應(yīng)用大量油井液面恢復(fù)數(shù)據(jù)繪制的流入動(dòng)態(tài)曲線，也表明曲線存在拐點(diǎn)，此拐點(diǎn)即為合理流壓點(diǎn)。

流入動(dòng)態(tài)曲線的獲得可通過(guò)液面恢復(fù)法。油井在一個(gè)較低流壓狀態(tài)時(shí)關(guān)井，通過(guò)連續(xù)監(jiān)測(cè)動(dòng)液面，進(jìn)而求得IPR曲線，界定合理流壓，保證油井流入產(chǎn)量最大化。

在確定合理流壓點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合產(chǎn)量、液面恢復(fù)、流壓等生產(chǎn)實(shí)際，以液面波動(dòng)穩(wěn)定在10 m以內(nèi)為臨界條件，對(duì)間歇采油周期進(jìn)行了計(jì)算，確定合理流壓區(qū)間。在確定單井合理流壓的基礎(chǔ)上，結(jié)合產(chǎn)量、液面恢復(fù)、流壓等生產(chǎn)實(shí)際，按液面波動(dòng)10 m為臨界條件，建立關(guān)井流壓恢復(fù)與時(shí)間的關(guān)系，求解關(guān)井時(shí)間。

產(chǎn)量與關(guān)井液面恢復(fù)時(shí)間可由下式求得：

式中：qi——液面恢復(fù)速度，m3/min；

R套——套管半徑，mm；

R油——油管半徑，mm；

ρ——混合液密度，kg/m3；

Δh——液面恢復(fù)高度，m；

Δt——關(guān)井時(shí)間，min。

測(cè)算了3 t/d、2 t/d、1 t/d、0.5 t/d不同產(chǎn)量級(jí)別井液面恢復(fù)10 m關(guān)井時(shí)間（表1）。

結(jié)果表明采用以30 min為整周期，全天分為48個(gè)周期進(jìn)行間歇采油可以滿足生產(chǎn)需要。

2.2 合理沉沒(méi)壓力區(qū)間的確定

為了保證在供采平衡的前提下舉升效率最高，就要確保抽油機(jī)井在合理沉沒(méi)壓力下生產(chǎn)。應(yīng)用沉沒(méi)壓力與泵效關(guān)系理論公式[5]，即

式中：η——泵效，%；

g——重力加速度，m/s2；

pc——沉沒(méi)壓力，MPa；

Go——溶解油氣比，m3/m3；

a——溶解系數(shù)，m3/(m3·MPa)；

fw——含水率，%；

s——沖程，m；

n——沖速，min-1；

L——泵掛深度，m；

E——桿柱的彈性模量，取2.06×1011Pa；

fp、fr、ft——活塞、抽油桿、油管的截面積，cm2。

根據(jù)油井生產(chǎn)參數(shù)及原油物性，對(duì)不同含水級(jí)別下沉沒(méi)壓力與泵效關(guān)系進(jìn)行分析。給出最高泵效的沉沒(méi)壓力控制界限，保證油井高效采出。

圖1 不同含水級(jí)別的沉沒(méi)壓力與泵效關(guān)系

由圖1可知，在同一含水級(jí)別下，沉沒(méi)壓力越大，泵效越高，但當(dāng)沉沒(méi)壓力達(dá)到一定值時(shí)，泵效上升趨勢(shì)逐漸變緩，達(dá)到極值，此時(shí)的沉沒(méi)壓力即為合理沉沒(méi)壓力。

2.3 合理泵掛深度的確定

合理泵掛深度的確定有利于協(xié)調(diào)統(tǒng)一合理流壓及合理沉沒(méi)壓力。泵掛深度可由下式求得：

式中：Lp——合理泵掛深度，m；

H0——油層中深，m；

P——合理流壓、合理沉沒(méi)壓力，MPa。

2.4 單井供采協(xié)調(diào)精準(zhǔn)管理的實(shí)現(xiàn)方式

為確保單井流壓、沉沒(méi)壓力處于合理流壓及合理沉沒(méi)壓力下生產(chǎn)，且能夠保持較穩(wěn)定的值，應(yīng)用短周期不停機(jī)間歇采油技術(shù)，以30 min為周期實(shí)現(xiàn)“小間隔”不停機(jī)間歇采油，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定流壓高泵效生產(chǎn)。

該技術(shù)采用高效整周運(yùn)行與低能耗擺動(dòng)運(yùn)行組合方式，以30 min為周期實(shí)現(xiàn)間歇采油，停抽時(shí)抽油機(jī)曲柄做低能耗小角度擺動(dòng)；擺動(dòng)時(shí)桿柱運(yùn)動(dòng)控制在彈性變形范圍內(nèi)，井下柱塞保持不動(dòng)；到設(shè)定間隔，電動(dòng)機(jī)在動(dòng)態(tài)下柔性啟動(dòng)，正常抽油[6]。在這種方式下地面設(shè)備不停機(jī)安全運(yùn)行，井下抽油泵間歇采油，實(shí)現(xiàn)了油井供采協(xié)調(diào)、高效舉升的目的，同時(shí)消除了頻繁啟動(dòng)對(duì)電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)的損害，且杜絕了無(wú)人自動(dòng)啟機(jī)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的安全隱患。

3 試驗(yàn)效果分析

新218-82區(qū)塊共有油井19口，試驗(yàn)前14口井實(shí)施人工間歇采油，5口井連續(xù)生產(chǎn)，平均單井開(kāi)井時(shí)間15.6 h，關(guān)井時(shí)間8.4 h。通過(guò)應(yīng)用短周期不停機(jī)間歇采油技術(shù)，依據(jù)機(jī)采井供采協(xié)調(diào)精準(zhǔn)管理方法，經(jīng)過(guò)不斷優(yōu)化調(diào)整，取得了較好效果。

1）實(shí)現(xiàn)供采協(xié)調(diào)精準(zhǔn)管理。由于采用30 min“小間隔”間歇運(yùn)行，動(dòng)液面變化幅度小，流壓、沉沒(méi)壓力較常規(guī)間歇采油變化范圍大幅度減小，能夠保持較穩(wěn)定的值，使供采更加協(xié)調(diào)（表2）。19口試驗(yàn)井在日開(kāi)井時(shí)間減少7.7 h情況下，流壓上升0.6 MPa，平均單井產(chǎn)液量提高0.1 t/d，泵效由試驗(yàn)前18.7%提高至目前的32.5%，提高了13.8個(gè)百分點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了低產(chǎn)井流壓精準(zhǔn)管理；同時(shí)沉沒(méi)度穩(wěn)定，泵充滿程度提高，改善了泵工作狀況，常規(guī)間歇采油液面波動(dòng)幅度53 m，而不停機(jī)間歇采油液面波動(dòng)幅度僅為3～5 m。

表2 區(qū)塊不停機(jī)間歇采油試驗(yàn)前后生產(chǎn)情況

2）節(jié)能效果顯著。試驗(yàn)井試驗(yàn)前平均單井日耗電84.5 kWh，試驗(yàn)后平均單井日耗電下降至50.9 kWh，系統(tǒng)效率由10.2%上升至14.5%，提高了4.3個(gè)百分點(diǎn)，平均單井節(jié)電率達(dá)39.7%（表3）。

表3 試驗(yàn)區(qū)塊不停機(jī)間歇采油能耗測(cè)試效果

3）方便現(xiàn)場(chǎng)管理。試驗(yàn)前人工執(zhí)行間歇采油，現(xiàn)場(chǎng)管理難度大。應(yīng)用短周期間歇采油技術(shù)后，設(shè)備自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行，不需要人工啟停機(jī)，在確保安全運(yùn)行前提下，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

4 結(jié)論

1）以低滲透油田合理流壓和合理沉沒(méi)壓力為理論基礎(chǔ)的供采協(xié)調(diào)精準(zhǔn)管理方法，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)采井產(chǎn)量最大、泵效最高的管理目標(biāo)。

2）應(yīng)用30 min為周期的短周期不停機(jī)間歇采油，能實(shí)現(xiàn)低產(chǎn)井流壓、沉沒(méi)壓力保持較穩(wěn)定的值，并且沉沒(méi)度穩(wěn)定，改善了油井的工作狀況。

3）短周期間歇采油技術(shù)節(jié)能效果顯著，且方便現(xiàn)場(chǎng)管理，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。