劉愛輝
摘要:對于油藏開發(fā)來說,選擇恰當?shù)呐e升工藝技術(shù)的同時要考慮油藏特性、技術(shù)適應(yīng)性和經(jīng)濟等多方面因素,且具有不可量化的特點。本文根據(jù)目標油田實際情況,在對影響舉升工藝技術(shù)的各種因素進行系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上,首先設(shè)置了評價指標體系,然后采用層次分析法對評價指標進行量化,采用加權(quán)評分法確定最佳舉升方式。同時以最佳舉升方式為基礎(chǔ),對不同電機和配電箱設(shè)備應(yīng)用進行優(yōu)化,從而形成針對于不同油藏類型的舉升工藝—電機—配電箱優(yōu)化匹配組合,指導油田選擇高效設(shè)備。
關(guān)鍵詞:油藏開發(fā);舉升工藝技術(shù);優(yōu)化匹配;系統(tǒng)分析
1前言
舉升工藝技術(shù)選擇不當會降低工藝本身對特定油井工作條件的適應(yīng)性,從而導致設(shè)計使用壽命縮短和設(shè)計生產(chǎn)能力減弱,不僅會嚴重影響產(chǎn)量,還會增加生產(chǎn)費用。在綜合考慮舉升工藝自身技術(shù)特性和油藏自然特性的基礎(chǔ)上,建立了包括系統(tǒng)基本狀況、下泵深度、排量、井下特征、油藏特性和生產(chǎn)操作等6個一級指標和15個二級指標在內(nèi)的舉升工藝技術(shù)綜合優(yōu)選評價指標體系;基于使用AHP(層次分析法)對評價主指標權(quán)重的量化,利用加權(quán)評分法對比了抽油機與螺桿泵、電泵其他兩種常規(guī)人工舉升方法。結(jié)果表明,抽油機、螺桿泵和電泵的最終適應(yīng)性加權(quán)平均結(jié)果分別是3.29、2.88和2.08,對于自然特性不同的油藏,抽油機的適應(yīng)性最強。
2舉升工藝技術(shù)選擇的指標體系
2.1指標體系確定
舉升工藝技術(shù)選擇的指標體系是反映采油系統(tǒng)對特定油藏地質(zhì)條件、井筒特性、流體性質(zhì)、生產(chǎn)特性等方面適應(yīng)性的因素,一般情況下可確定指標體系應(yīng)包括系統(tǒng)基本狀況、下泵深度、排量、井下特征、油藏特性、生產(chǎn)操作等6個一級指標。
2.2不同舉升工藝技術(shù)指標的適應(yīng)性
基于對抽油機、螺桿泵和電泵3種舉升工藝技術(shù)自身性能的充分分析,得出了3種舉升工藝技術(shù)對各指標的適應(yīng)程度。采用等級法對指標進行分級,將這些指標評語集分為最適應(yīng)、較適應(yīng)、適應(yīng)、不太適應(yīng)、不適應(yīng)等5個等級,相應(yīng)的等級數(shù)值分別為4、3、2、1、0。當主指標包括二級子指標時,采用乘法評分法計算主指標標值:
式中:Pi為第i個主指標的得分;Fj為第i個主指標下第j個子指標的得分。3種舉升工藝技術(shù)雖然在特定的自然情況下均能滿足油田企業(yè)的實際需要,但由于自身性能的區(qū)別,就必須對不同舉升工藝技術(shù)的適應(yīng)性進行優(yōu)選。
3舉升工藝技術(shù)優(yōu)選方法
3.1舉升工藝技術(shù)優(yōu)選方法分析
一般情況下,舉升工藝技術(shù)適應(yīng)性評價常采用的數(shù)理方法主要有AHP法、因子分析法、灰色評估法等,這些方法在實際運用中取得了一些效果,但還存在綜合評價缺乏系統(tǒng)性、對基礎(chǔ)參數(shù)的要求高和實際應(yīng)用缺乏可操作性等不足。鑒于這些不足,同時重點考慮提高可操作性,采用基于AHP的加權(quán)評分法進行評價。
3.2基于AHP的加權(quán)評分法
3.2.1加權(quán)平均的建立
假設(shè)共有j種可采用的舉升工藝技術(shù),選擇某技術(shù)需要考慮的主指標有i個,如油井產(chǎn)液量、下泵深度等,則每種舉升工藝技術(shù)的綜合評價值為各主指標的標值與相應(yīng)權(quán)重的乘積,即:
式中:Sj為第j種舉升工藝技術(shù)的總得分;Wi為第i個主指標的權(quán)重;Pji為第j種舉升工藝技術(shù)第i個主指標的得分??偡侄嗟臑檫m應(yīng)性強的舉升工藝技術(shù);反之,為技術(shù)上不太合適的舉升工藝技術(shù)。
3.2.2指標權(quán)重的確定
利用層次分析法(AHP)確定考核指標權(quán)重,步驟如下:
①建立判斷矩陣。針對考核指標體系中同一層次的各個指標,運用兩兩比較的方法,建立判斷矩陣。
②計算權(quán)重系數(shù)。類似對偶比較法求出兩個測評指標的權(quán)重系數(shù),在給出判斷矩陣后利用方根法計算出權(quán)重。
③判斷矩陣一致性檢驗。進行綜合運算,得出各考核指標相對整個體系的權(quán)重。
4不同舉升工藝技術(shù)適應(yīng)性分析
4.1指標標值的確定
通過式(1)計算出3種舉升工藝技術(shù)適應(yīng)性評價主指標得分,見表1。
表1 舉升工藝技術(shù)適應(yīng)性評價主指標得分
4.2指標權(quán)重的確定
結(jié)合舉升工藝技術(shù)適應(yīng)性評價指標體系,邀請若干專家和工程技術(shù)人員對6個主指標相對重要程度給出合理判斷,得出主要指標判斷矩陣。
4.3計算加權(quán)平均值
利用式(2)求出每種舉升工藝技術(shù)綜合適應(yīng)性評價值,見表2。
表2 舉升工藝技術(shù)綜合適應(yīng)性評價值
根據(jù)適應(yīng)性評價結(jié)果可知,舉升工藝技術(shù)對油藏自然條件的適應(yīng)性由強到弱依次為抽油機、螺桿泵和電泵。
5抽油機井配電箱與節(jié)能電機匹配優(yōu)化
在實際生產(chǎn)過程中,由于抽油機井的綜合能耗受電機、配電箱種類和運行參數(shù)等多種因素影響,所以不同種類電機和配電箱組合應(yīng)用的能耗存在差異。根據(jù)對國內(nèi)某油田節(jié)能設(shè)備應(yīng)用情況調(diào)研分析,認為高轉(zhuǎn)差電機和變頻配電箱在油田應(yīng)用較多且節(jié)能效果較突出,所以選擇高轉(zhuǎn)差電機和Y系列電機與普通配電箱和變頻配電箱作為研究對象,確定組合A:Y系列電機+普通配電箱;組合B:Y系列電機+變頻配電箱;組合C:高轉(zhuǎn)差電機+普通配電箱;組合D:高轉(zhuǎn)差電機+變頻配電箱,對不同設(shè)備組合應(yīng)用進行優(yōu)化匹配研究,給出不同區(qū)塊、不通工況下的電機、配電箱選擇建議,從而可以指導生產(chǎn)選擇較為節(jié)能設(shè)備,達到提質(zhì)增效目的。針對不同油藏類型產(chǎn)液量特點,將分析對象分為常規(guī)油藏水驅(qū)、低滲透油藏水驅(qū)和常規(guī)油藏化學驅(qū),統(tǒng)計不同產(chǎn)液量條件下噸液百米耗電變化,并通過散點圖進行曲線擬合,進而對比4種組合能耗高低。
5.1常規(guī)油藏水驅(qū)
日產(chǎn)液量小于50t/d時,普通配電箱的節(jié)能效果高于變頻配電箱,隨著產(chǎn)液量增加,當大于110t/d時,B組合的耗電量逐漸低于A組合和C組合。這說明對于常規(guī)油藏水驅(qū),產(chǎn)液較低時,高轉(zhuǎn)差電機+普通配電箱組合的耗電比Y系列電機低,產(chǎn)液較高時,變頻配電箱+Y系。
5.2低滲透油藏水驅(qū)
當產(chǎn)液量小于3t/d時,B組合節(jié)能效果較好,而產(chǎn)液量大于3t/d時,C組合節(jié)能效果較好。這說明Y系列電機+變頻配電箱組合與高轉(zhuǎn)差電機+普通配電箱組合在低產(chǎn)井上效果較好。
6結(jié)論
通過使用基于AHP的加權(quán)平均法對比抽油機與螺桿泵、電泵的適用性,同時考察了抽油機井不同工況下節(jié)能設(shè)備匹配優(yōu)選,得出如下結(jié)論:①3種常規(guī)舉升工藝技術(shù)由強到弱依次為抽油機、螺桿泵和電泵,該研究結(jié)果可為油氣田開發(fā)工程方案的設(shè)計提供指導作用。②對于常規(guī)水驅(qū)油藏,當儲層供液能力變化大、供液不足或井筒內(nèi)氣影響嚴重時,應(yīng)考慮選用Y系列電機+變頻配電箱組合,而當油井液量較大要求進行較高沖次生產(chǎn)時,選用高轉(zhuǎn)差電機+普通配電箱較為經(jīng)濟合理。對于化學驅(qū)油藏,產(chǎn)出液黏滯力增大時,高轉(zhuǎn)差的節(jié)能優(yōu)勢明顯優(yōu)于Y系列電機,且當產(chǎn)液較低時,應(yīng)選用普通配電箱與高轉(zhuǎn)差電機搭配使用,而當產(chǎn)液較高時,應(yīng)選用變頻配電箱,具體依據(jù)區(qū)塊不同條件進行進一步對比評價。
參考文獻
[1]蔡亞,石杰,莫志庭,等.花土溝油田抽油機系統(tǒng)效率的影響因素及對策[J].油氣田地面工程,2016,31(3):22-23.
(作者單位:勝利油田東勝公司)