于大華

(中石化勝利油田分公司現(xiàn)河采油廠)

生產(chǎn)指揮系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱PCS)能夠?qū)崟r(shí)提供海量的油水井監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，技術(shù)人員利用PCS系統(tǒng)大數(shù)據(jù)建立了多種參數(shù)監(jiān)控預(yù)警模型，對(duì)生產(chǎn)管理水平的提升起到了較大推動(dòng)作用。抽油機(jī)井系統(tǒng)效率作為衡量抽油機(jī)井能源利用效率的指標(biāo)，涉及的測(cè)試數(shù)據(jù)較多，在PCS系統(tǒng)建成之前，系統(tǒng)效率的計(jì)算評(píng)價(jià)要通過現(xiàn)場(chǎng)對(duì)每口油井測(cè)試才能實(shí)現(xiàn)，工作量巨大。PCS系統(tǒng)建成后，油井系統(tǒng)效率的相關(guān)數(shù)據(jù)可以直接從PCS系統(tǒng)提取，對(duì)油井進(jìn)行實(shí)時(shí)的系統(tǒng)效率分析評(píng)價(jià)成為可能。利用PCS系統(tǒng)大數(shù)據(jù)，創(chuàng)建系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)模板，可以評(píng)價(jià)一類油藏、一個(gè)單元、一種采油舉升方式的系統(tǒng)效率，對(duì)于優(yōu)化油井工況、降低油井能耗、提升開發(fā)單位生產(chǎn)管理水平具有重要的意義。

一、抽油機(jī)井系統(tǒng)效率目標(biāo)值測(cè)算

1. 抽油機(jī)井系統(tǒng)效率(η)的概念

抽油機(jī)井系統(tǒng)效率指抽油機(jī)井的有效功率與輸入功率的比值，以百分?jǐn)?shù)表示[1]。

2. 系統(tǒng)效率子系統(tǒng)劃分

以光桿懸繩器為界，將系統(tǒng)效率分為:地面效率(ηs)和井下效率(ηw)兩部分。

地面效率包括：電機(jī)效率η1、皮帶減速箱效率η2、四連桿效率η3；井下效率包括：盤根盒效率η4、抽油桿效率η5、油管效率η6、抽油泵效率η7。

系統(tǒng)效率可表示為：

η=ηs×ηw=η1×η2×η3×η4×η5×η6×η7

3. 系統(tǒng)效率最大目標(biāo)值測(cè)算

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，η1≤80%、η2≤82%、η3≤95%。

地面效率最大目標(biāo)值：

ηs-max=80%×82%×95%=62%

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，η4≤90%、η5≤90%、η6≤80%、η7≤95%，井下效率最大值：。

ηw-max=90%×90%×80%×95%=62%

系統(tǒng)效率最大目標(biāo)值：

ηmax=ηs-max×ηw-max=62%×62%=38.4%

鑒于以上測(cè)算結(jié)果，如果出現(xiàn)一口抽油機(jī)井測(cè)算出ηw>62%或ηs>62%或η>38.4%，就需要核實(shí)該井?dāng)?shù)據(jù)是否準(zhǔn)確。

4. 單井耗電最大目標(biāo)值測(cè)算

以現(xiàn)場(chǎng)常用的30 kW角形接法電機(jī)測(cè)算,運(yùn)行電流一般不超過40 A，取Imax=40 A，功率因數(shù)取cosΦ=0.85，每天最大耗電量：

Wmax=P×T= 1.732×U×I×cosΦ=537 kW·h

如果PCS系統(tǒng)提取的單井日耗電量W>537 kW·h，可以斷定數(shù)據(jù)是不準(zhǔn)確的。

二、系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)模版的設(shè)計(jì)

1. 設(shè)計(jì)原則

以抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率、日耗電量作為圖版的縱、橫坐標(biāo)，依照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)計(jì)規(guī)律進(jìn)行分區(qū)劃線，形成評(píng)價(jià)模板。

2. 系統(tǒng)效率分區(qū)劃線

參照ηmax的測(cè)算結(jié)果和中國(guó)石化集團(tuán)勝利石油管理局企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/SH1020 1982-2009《提高低效抽油機(jī)井系統(tǒng)效率推薦做法》中高滲油藏抽油機(jī)井系統(tǒng)效率的合格范圍在16%～25%[2]。

最高線：前文已論述ηmax= 38.4%，取40%。

優(yōu)良線：優(yōu)良線設(shè)置為25%。

合格線：合格線設(shè)置為16%。

按照上述劃線，可分為四個(gè)區(qū)域，即資料不準(zhǔn)區(qū)(η≥40%)、優(yōu)良區(qū)(η≥25%～40%)、合格區(qū)(η≥16%～25%)、低效區(qū)(η<16%)。

3. 耗電量分區(qū)劃線

最高線：前文已論述，Wmax=537 kW·h，取500 kW·h設(shè)置為最高線。

高耗線和低耗線：據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試統(tǒng)計(jì)，將300 kW·h設(shè)置為高耗線，將100 kW·h設(shè)置為低耗線。

按照耗電量劃線標(biāo)準(zhǔn)可將模板分為四個(gè)區(qū)域，即資料不準(zhǔn)區(qū)(W≥500 kW·h)、高耗區(qū)(W≥300～500 kW·h)、常(中)耗區(qū)(W≥100～300 kW·h)、低耗區(qū)(W<100 kW·h)。

4. 評(píng)價(jià)模版分區(qū)設(shè)置

有了系統(tǒng)效率和耗電量的劃線標(biāo)準(zhǔn)，就對(duì)評(píng)價(jià)模板進(jìn)行分區(qū)設(shè)置。按照日耗電量的劃線標(biāo)準(zhǔn)再細(xì)分為低效高耗區(qū)、低效常耗區(qū)、低效低耗區(qū)。低效區(qū)是治理的重點(diǎn),其他區(qū)域系統(tǒng)效率較高，不再進(jìn)行耗能劃分，這樣抽油機(jī)井系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)模板分為6個(gè)區(qū)域(見圖1)。其他油藏類型系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)模版,可參照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試統(tǒng)計(jì)，自行確定系統(tǒng)效率、耗電量的分區(qū)劃線標(biāo)準(zhǔn)，但結(jié)構(gòu)不變。

圖1 抽油機(jī)井系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)模板(中高滲)

三、模版的應(yīng)用

2018年11月，利用系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)模板對(duì)現(xiàn)河莊采油管理區(qū)的237口抽油機(jī)井進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析(見表1)，并建立系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)圖版(見圖2)。

表1 現(xiàn)河莊采油管理區(qū)抽油機(jī)系統(tǒng)效率分區(qū)統(tǒng)計(jì)表

從抽油機(jī)井系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)圖版上可以清晰的看到不同區(qū)域內(nèi)油井的分布。

1. 資料不準(zhǔn)區(qū)原因分析與治理

1.1 資料不準(zhǔn)的原因

資料不準(zhǔn)區(qū)包括W≥500 kW·h和η≥40%兩類。造成資料不準(zhǔn)原因主要體現(xiàn)在電量、日產(chǎn)液量、動(dòng)液面采集不準(zhǔn)確三種情況。原因?yàn)殡姳碛?jì)量不準(zhǔn)，功圖計(jì)產(chǎn)誤差大，動(dòng)液面錄取日期和效率計(jì)算日期不匹配。

1.2 資料不準(zhǔn)校核方法

電表校核：通過現(xiàn)場(chǎng)落實(shí)，對(duì)電表功率輸出參數(shù)、電壓和電流相序、功率輸出參數(shù)和相序?qū)?yīng)、電流互感器參數(shù)設(shè)置四種錯(cuò)誤排除后，電量計(jì)量即可恢復(fù)正常。

圖2 現(xiàn)河莊采油管理區(qū)抽油機(jī)井系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)圖版

功圖計(jì)產(chǎn)校核：可進(jìn)行罐車標(biāo)產(chǎn)、分離器量油求取真實(shí)液量，并對(duì)功圖計(jì)產(chǎn)系數(shù)進(jìn)行修正。

動(dòng)液面校核：可加密動(dòng)液面測(cè)試，使取值日期一致即可。

2. 低效區(qū)原因分析與治理

通過分析，造成油井低效的原因?yàn)椋嘿Y料有誤、井下效率低、地面效率低。重點(diǎn)對(duì)井下效率低、地面效率低的原因進(jìn)行分析并提出治理提升的措施。

2.1 井下效率低

從系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)模板的低效常耗區(qū)油井PCS系統(tǒng)提取數(shù)據(jù)分析，有兩個(gè)明顯的特點(diǎn)：井下效率、地面效率都很低。

以XHH75-X75井為例，該井動(dòng)液面深(1 722 m)，沉沒度小(78 m)，油井舉升高度高，但沉沒度小，泵效也低，造成井下系統(tǒng)效率低。此類油井在工況宏觀控制圖上對(duì)應(yīng)著參數(shù)偏大區(qū)，功圖基本為供液不足(見圖3)。

此類油井下步的治理措施為：一是降低油井沖次改善工況；二是實(shí)施油水井井組動(dòng)態(tài)調(diào)整調(diào)驅(qū)，改善供排關(guān)系。

圖3 XHH75-X75井地面功圖

2.2 地面效率低

通過低效低耗區(qū)6口井PCS系統(tǒng)提取數(shù)據(jù)分析(見表2)，除地面效率地外，明顯的特點(diǎn)為動(dòng)液面淺，沉沒度大。

表2 低效低耗區(qū)抽油機(jī)井生產(chǎn)數(shù)據(jù)表

表3 抽油機(jī)井系統(tǒng)效率治理存在問題及治理措施匯總表

以XHH71-C19井為例，該井從 PCS系統(tǒng)提取泵效86.7%，功圖為正常功圖，液柱載荷小，在工況宏觀控制圖上對(duì)應(yīng)著參數(shù)偏大區(qū)，具有提液增油、增效的潛力，見圖4。

圖4 XHH71-C19井地面功圖

此類井下步治理措施：一是上調(diào)參數(shù)；二是改大泵生產(chǎn)。

3. 制定治理措施表

通過以上分析，制定了這部分井治理措施匯總表(見表3)，可以有效指導(dǎo)抽油機(jī)井系統(tǒng)效率管理工作。

4. 取得的效果

現(xiàn)河莊采油管理區(qū)通過抽油機(jī)井系統(tǒng)效率模板應(yīng)用，經(jīng)過兩個(gè)月的治理，抽油機(jī)井系統(tǒng)效率得到了一定提升。

(1)提液?jiǎn)魏挠?.4下降至5.76.4 kW·h/t，折合全天節(jié)電量9800 kW·h，日節(jié)電8330元，全年降低電費(fèi)支出304萬元。

(2)利用系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)指導(dǎo)調(diào)參60口，日增油59.2t，折合全年增加銷售收入445萬元。

四、結(jié)論

(1)利用PCS系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)建立系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)模板，可以使管理區(qū)的油井快速“對(duì)號(hào)入座”,進(jìn)行系統(tǒng)效率分析治理，工作效率大大提高。

(2)實(shí)現(xiàn)了既能宏觀評(píng)價(jià)油田、單元井組的系統(tǒng)效率，又能借助PCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)對(duì)單井進(jìn)行解剖式的分析，拓展了PCS系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。

(3)創(chuàng)新了一種抽油機(jī)井效能管理手段，具有一定的通用性和推廣性，可有效促進(jìn)油田精細(xì)管理提速提效。