肖曦

摘要：隨著油田開發(fā)程度深入，油井在井身結(jié)構(gòu)、產(chǎn)量、流體性質(zhì)等方面差異促進(jìn)了人工舉升技術(shù)的多元化發(fā)展。已經(jīng)形成了抽油機(jī)、螺桿泵、電潛泵、氣舉等多種舉升工藝，并形成了配套的舉升方式優(yōu)選方法、系統(tǒng)分析方法及系統(tǒng)優(yōu)化方法。各區(qū)塊相繼進(jìn)入高含水開發(fā)階段，勘探、開發(fā)、采收率等工作受到較大的影響，經(jīng)濟(jì)效益下降。如何選擇最佳的采油方式，進(jìn)而指導(dǎo)其所在區(qū)塊的生產(chǎn)，成為油井開發(fā)首先解決的問題。機(jī)械采油方式得到越來越多的應(yīng)用。本文將機(jī)械采油方式的選擇視為模糊評(píng)價(jià)問題，建立了抽油機(jī)、潛油電泵、螺桿泵采油方式優(yōu)選模糊評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型，即采油方式優(yōu)選目標(biāo)函數(shù);并給出了通過該數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)由計(jì)算出的目標(biāo)函數(shù)值大小來優(yōu)化最優(yōu)采油方式的方法。

關(guān)鍵詞：高含水開發(fā)階段;舉升系統(tǒng);工作制度;最優(yōu)采油方式;適應(yīng)性

對(duì)于一個(gè)油藏和油井來說，選擇正確的采油方式非常重要。若采油方式選擇不當(dāng)，將會(huì)大大減少油井的產(chǎn)量，增加生產(chǎn)費(fèi)用。舉升系統(tǒng)的優(yōu)化以滿足配產(chǎn)條件，系統(tǒng)的能耗最低為原則，通過對(duì)有桿泵等采油方式的研究，確立了合指標(biāo)體系，建立了基于模糊一致矩陣的采油方式優(yōu)選模型，通過研究可以得到以下結(jié)論：（1）目前常用的采油方式各有其特點(diǎn)，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行采油方式的初選;（2）建立了基于模糊一致矩陣的采油方式優(yōu)選模型，計(jì)算過程簡(jiǎn)單易懂，結(jié)果更加客觀;（3）綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的確立應(yīng)充分考慮到油田的生產(chǎn)實(shí)際，進(jìn)而指導(dǎo)進(jìn)行采油方式優(yōu)選，確定油井、油田區(qū)塊的合理工作制度。

1油田機(jī)械采油工藝

1.1有桿泵采油

有桿泵采油主要是指游梁式有桿泵采油方法。游梁式有桿泵采油系統(tǒng)主要由抽油機(jī)、抽油桿和抽油泵“三抽”設(shè)備組成，通過抽油桿帶動(dòng)抽油泵柱塞做上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而將原油抽汲到地面。該采油方法以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，成為目前最主要的機(jī)械采油方式。

1.2水力射流泵采油

水力射流泵（簡(jiǎn)稱射流泵）是一種特殊的水力泵，通過地面注入液與地層產(chǎn)出液兩種流體之間的動(dòng)量交換實(shí)現(xiàn)能量傳遞來工作的。它是根據(jù)射流原理，將注入井內(nèi)的高壓流體的能量傳遞給井下產(chǎn)液的無桿水力采油裝置，通過噴嘴將動(dòng)力液高壓勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚賱?dòng)能;在喉管內(nèi)，高速流體與低速產(chǎn)液混合，進(jìn)行動(dòng)量交換;通過擴(kuò)散管將動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓，使混合物采到地面。射流泵有許多優(yōu)點(diǎn)，沒有運(yùn)動(dòng)部件，適合于舉升含腐蝕和含砂流體;結(jié)構(gòu)緊湊，適用于傾斜、水平井;產(chǎn)量范圍大，控制靈活方便等。

1.3.潛油電泵采油

潛油電泵的全稱是電動(dòng)潛油離心泵（簡(jiǎn)稱電泵）。它具有排量大、自動(dòng)化程度高等顯著優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于原油開采中，是目前重要的機(jī)械采油方法之一。隨著應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的不斷豐富和工藝技術(shù)的改進(jìn)，原來不能使用電泵的油井，現(xiàn)在也能經(jīng)濟(jì)有效的使用電泵抽油了。潛油電泵還適用于在高粘、含氣和高溫井中開采。這種泵還特別適用于海上油田，已被許多國(guó)家用于海上高產(chǎn)井采油。

1.4.螺桿泵采油

螺桿泵是一種利用抽油桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行抽油的機(jī)械采油方法。自1930年發(fā)明螺桿泵以來，螺桿泵技術(shù)工藝不斷得到改進(jìn)和完善，特別是合成橡膠技術(shù)和粘結(jié)技術(shù)的發(fā)展，使螺桿泵在石油開采中已得到了廣泛應(yīng)用。這種采油方式非常簡(jiǎn)便，實(shí)際使用時(shí)不需要在井下安裝泄油裝置，費(fèi)用也較低，是淺井較理想的采油方法。目前在聚合物驅(qū)油的油田中，螺桿泵已成為常用的人工舉升采油方式。降

2 舉升工藝優(yōu)化

舉升系統(tǒng)的優(yōu)化以滿足配產(chǎn)條件，系統(tǒng)的能耗最低為原則，如圖1所示：

圖中A、B曲線為不同下泵深度條件下產(chǎn)量與泵出口壓力之間的關(guān)系曲線，C、D為不同下泵深度下產(chǎn)量與泵入口壓力的關(guān)系曲線（設(shè)定一組產(chǎn)量，通過IPR得到一組井底流壓，通過多相管流可得一組泵入口壓力與產(chǎn)量的關(guān)系），A、C曲線之間的壓差即為泵的增壓，如果要達(dá)到系統(tǒng)能耗最低則應(yīng)該選取曲線A、C曲線之間距離最短的點(diǎn)，即需要泵做功最小的點(diǎn)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的產(chǎn)量即為能耗最小條件下的產(chǎn)量。

3 以某油井為例進(jìn)行計(jì)算

在對(duì)采油優(yōu)選評(píng)價(jià)方面，較為常用的評(píng)價(jià)方法主要是數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法，其能夠用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（Data Envelopment Analysis，簡(jiǎn)稱DEA）方法是一種非參數(shù)方法，其是利用數(shù)學(xué)工具對(duì)于經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)生產(chǎn)前沿面的有效性進(jìn)行評(píng)價(jià)。該方法是以相對(duì)效率為依據(jù)，結(jié)合數(shù)量不等的指標(biāo)投入和數(shù)量不等的指標(biāo)產(chǎn)出，對(duì)比分析類型一致的決策單元的有效性，并對(duì)其實(shí)施準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。利用該方法能夠?qū)C(jī)械采油方式的前 沿面進(jìn)行分析，能夠獲得機(jī)械采油系統(tǒng)最低成本、效益最大的的參數(shù)，并在實(shí)踐中取得了良好的效果。

3.1工藝初選

用等級(jí)加權(quán)法對(duì)有桿泵、螺桿泵、電潛泵和水力射流泵四種采油方式進(jìn)行初選：（1）通過獲取該口井的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，與采油方式適應(yīng)性表比較，得到該口井的適應(yīng)性分析指標(biāo)表;（2）利用等級(jí)加權(quán)法根據(jù)匹配到的適應(yīng)性分析指標(biāo)表計(jì)算得到四種采油方式的評(píng)選得分較大的幾種采油方式作為初步篩選的采油方式。

3.2工藝設(shè)計(jì)

對(duì)抽油機(jī)井參數(shù)優(yōu)選設(shè)計(jì)、螺桿泵井參數(shù)優(yōu)選設(shè)計(jì)、電潛泵井參數(shù)優(yōu)選設(shè)計(jì)、根據(jù)三種舉升方式的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算公式，對(duì)初選的舉升方式的產(chǎn)油量、舉升效率等等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。

3.3 工藝優(yōu)選

根據(jù)計(jì)算出各舉升方式技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的綜合優(yōu)度值，如表2所示：

可知電潛泵的綜合優(yōu)度值最大，所以該油井的最優(yōu)的采油方式為有桿泵采油，與該區(qū)塊已廣泛使用有桿泵采油相一致。

4 結(jié)束語

由于各采油方式工作原理各有特點(diǎn)，因而都具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，具有不同的應(yīng)用范圍和適應(yīng)性，在了解了它們各自的適應(yīng)性后，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了采油方式的初選，進(jìn)而確定了采油方式優(yōu)選的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，開展了以模糊一致矩陣為理論指導(dǎo)的采油方式優(yōu)選研究，對(duì)各個(gè)采油方式進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合評(píng)價(jià)。通過研究，在確定油井的采油方式之前，應(yīng)該考慮采油方式的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，全面指導(dǎo)采油方式的優(yōu)選。同時(shí)，優(yōu)選模型的應(yīng)用離不開數(shù)據(jù)的支持，應(yīng)該盡量保證所采集到的油井?dāng)?shù)據(jù)在其所在區(qū)塊的代表性和完整性，保障采油方式優(yōu)選結(jié)果的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)

[1]宇新，周宇鵬，崔海清. 機(jī)械采油方式優(yōu)選的模糊評(píng)價(jià)法[J].科學(xué)技術(shù)與工程. 2016（34）