楊帆（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠）

石油開發(fā)企業(yè)作為產(chǎn)能大戶，同時(shí)也是耗能大戶，特別是采油提液系統(tǒng)用電占到油田生產(chǎn)電量的一半以上[1]。多年來(lái)，一方面由于受油藏類型、開發(fā)階段、配套能力等因素的影響，油田各開發(fā)單位的合理提液能耗客觀上是不一樣的，而傳統(tǒng)的以機(jī)采系統(tǒng)效率和百米噸液耗電為主要指標(biāo)的考核評(píng)價(jià)，又反映不出其真實(shí)能耗水平和管理水平的高低，如何挖掘油田提液系統(tǒng)降低電耗的潛力，推廣應(yīng)用油井人工舉升工藝新技術(shù)和節(jié)能降耗新技術(shù)，降低油氣開采成本，已成為各油田開發(fā)企業(yè)重要的研究課題[2-3]。另一方面，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，油田開發(fā)企業(yè)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)施注采開發(fā)單元一體化調(diào)整優(yōu)化節(jié)能項(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[4-5]。為此，調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，提出了《油井一體化提液降耗技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用》這一研究應(yīng)用型攻關(guān)課題，并取得良好的實(shí)施應(yīng)用效果。

1 油井一體化提液降耗技術(shù)

油井一體化提液降耗技術(shù)是指以“降耗率”為核心指標(biāo)的提液系統(tǒng)能耗潛力評(píng)價(jià)及一體化優(yōu)化技術(shù)，通過(guò)建立能耗模型，計(jì)算每口井當(dāng)前能耗及預(yù)測(cè)同油藏條件、同產(chǎn)量下的最佳能耗，進(jìn)而對(duì)油井生產(chǎn)參數(shù)、桿管泵、沉沒(méi)度等進(jìn)行優(yōu)化匹配改造，優(yōu)化油井提液舉升工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)采系統(tǒng)節(jié)能降耗。近年來(lái)，隨著油田提液量規(guī)模的不斷擴(kuò)大，加之綠色低碳戰(zhàn)略的實(shí)施，降低用電能耗就顯得尤為迫切。通過(guò)推廣應(yīng)用系統(tǒng)節(jié)能降耗節(jié)電技術(shù)，改變了傳統(tǒng)靠投入新設(shè)備來(lái)節(jié)電的做法，利用躺井維護(hù)作業(yè)時(shí)機(jī)，按照“井筒、地面一體化優(yōu)化，有節(jié)能潛力有投入效益”的治理原則，對(duì)提液系統(tǒng)進(jìn)行整體優(yōu)化設(shè)計(jì)和技術(shù)改造，從而達(dá)到油井提液系統(tǒng)整體優(yōu)化節(jié)能降耗效果。

通過(guò)應(yīng)用油井一體化提液降耗技術(shù)，實(shí)現(xiàn)油田開發(fā)一體化整體優(yōu)化，從開發(fā)源頭限制了無(wú)效低效液量，增加了高效有效液量，提高了系統(tǒng)能效，彰顯了頂層設(shè)計(jì)與統(tǒng)籌治理的完美結(jié)合。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于它通過(guò)油藏、井筒、地面設(shè)施一體化整體優(yōu)化，完全突破了傳統(tǒng)“單體改造、瓶頸治理”節(jié)能模式，為油田乃至全國(guó)高含水油田開發(fā)創(chuàng)出一條節(jié)能降碳的新路子，形成了一套標(biāo)準(zhǔn)化、示范化、可復(fù)制的老油田節(jié)能高效開發(fā)新模式。

2 一體化提液降耗技術(shù)的應(yīng)用

圍繞老油田開發(fā)單元整體穩(wěn)油、控液、提質(zhì)、增效工作，充分利用油井一體化提液降耗技術(shù)，2018年對(duì)勝利油田某開發(fā)區(qū)塊實(shí)施水驅(qū)開發(fā)單元優(yōu)化調(diào)整措施，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗提效增效。采用的具體措施有：

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，共減少液量360 t/d，增加油量4.1 t/d。其中高含水無(wú)效益油井限液11 口，減少液量470 t/d，影響油量3.2 t/d；低液低含水油井防砂提液8 口，增加液量90 t/d，增油6.8 t/d。優(yōu)化調(diào)整注水井生產(chǎn)工藝15 口，共減少注水330m3/d。其中水井防砂2口，換管柱3口，增加注水370m3/d；優(yōu)化調(diào)配注水井10口，減少注水井注水600m3/d。

2）優(yōu)化配套地面設(shè)備措施。該開發(fā)區(qū)塊油井利用合同能源管理辦法，對(duì)在用Y 系列電動(dòng)機(jī)55 臺(tái)，全部更新為高效節(jié)能開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)。其中22 kW 電動(dòng)機(jī)12 臺(tái)，30 kW 電動(dòng)機(jī)31 臺(tái)，37 kW電動(dòng)機(jī)11臺(tái)。油井生產(chǎn)參數(shù)調(diào)整后，其中原55 kW電動(dòng)機(jī)5 臺(tái)，更新為效節(jié)能開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)后降低功率至37 kW。對(duì)抽油機(jī)平衡度不合格井進(jìn)行有效治理，利用功率法對(duì)不合格平衡度的抽油機(jī)進(jìn)行調(diào)整平衡度[6-7]。通過(guò)優(yōu)化調(diào)整抽油機(jī)平衡度，實(shí)現(xiàn)20 口不合格平衡度油井的治理。

3）優(yōu)化電熱桿生產(chǎn)工藝措施。電熱桿泵抽采油是利用電熱桿內(nèi)的電纜，通電后發(fā)熱，傳熱給電熱桿本體，加熱油管內(nèi)的液體，降低稠油黏度，達(dá)到降低稠油在井筒內(nèi)流動(dòng)阻力的目的[8-9]。從現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用來(lái)看，電熱桿泵抽采油是目前最有效的的井筒舉升工藝，它能有效地補(bǔ)償稠油在井筒舉升過(guò)程中的熱損失，保持了稠油的流動(dòng)性。但電熱桿耗電量，生產(chǎn)成本高，且電熱桿連接處必須干燥無(wú)水，控制和優(yōu)化電加熱井生產(chǎn)工藝，既然能滿足生產(chǎn)需求，又能實(shí)現(xiàn)節(jié)電降耗。采取的工藝優(yōu)化措施是：一是實(shí)行電加熱井動(dòng)態(tài)管理。對(duì)注汽后稠油井不見(jiàn)油不能開電加熱，見(jiàn)油后方可根據(jù)原油含水情況和工作環(huán)境溫度變化及時(shí)調(diào)整電加熱頻率，降低加熱功耗；當(dāng)油井含水上升達(dá)到85%以上時(shí)應(yīng)逐步降低加熱頻率直至停止電加熱；對(duì)供液不足井產(chǎn)油量較低的油井應(yīng)及時(shí)轉(zhuǎn)周注汽。二是應(yīng)用油井降黏新技術(shù)，利用高效降黏劑降低電熱桿單耗，降低電加熱井加熱功率，甚至停止電加熱。如孤東油田某稠油區(qū)塊12 口電加熱井，采取停電加熱生產(chǎn)工藝，改用每口油井平均每天加分散解阻劑25 kg，連續(xù)加藥49 天后，實(shí)現(xiàn)在不開電加熱及不加藥劑的情況下，不僅油井能維持正常生產(chǎn)，而且實(shí)現(xiàn)增油節(jié)電的效果。

3 實(shí)施效果

1）優(yōu)化合理調(diào)整開發(fā)區(qū)塊的注采結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了注采平衡，降低減緩單元自然遞減。通過(guò)實(shí)施限液提液措施并舉，根據(jù)區(qū)塊生產(chǎn)實(shí)際合理調(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，提高單元開發(fā)水平。年自然遞減由29.1%下降到12.8%，下降16.3%。

某區(qū)塊開發(fā)單元產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整方案前后指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表1。從表1 中可以看出，目前單元日產(chǎn)油水平119.9 t，完成方案設(shè)計(jì)日產(chǎn)油水平（120.2 t），含水保持穩(wěn)定，單元自然遞減率下降16.3%，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，實(shí)現(xiàn)日增油3.8 t。

表1 某區(qū)塊開發(fā)單元產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整方案前后指標(biāo)對(duì)比

2）優(yōu)化油井生產(chǎn)參數(shù)，能有效提高系統(tǒng)效率，降低提液能耗。實(shí)施措施前，該區(qū)塊有20 油井系統(tǒng)效率不達(dá)標(biāo)和20 口抽油機(jī)平衡度不合格。通過(guò)綜合治理，以單井工況分析為基礎(chǔ)，對(duì)工況供液不足按照“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19 口井轉(zhuǎn)入系統(tǒng)效率達(dá)標(biāo)區(qū)，有效提高能源利用率，降低提液能耗。抽油機(jī)平衡度合格率達(dá)到100%。

措施前后能效指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表2。從表2 中可以看出措施實(shí)施后，單元機(jī)采系統(tǒng)平均平均系統(tǒng)效率由31.60%提高至36.20%，提高4.6%；注水單耗由5.20 kWh/m3降低至4.92 kWh/m3，下降了0.28 kWh/m3。

表2 措施前后能效指標(biāo)對(duì)比

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。應(yīng)用高效節(jié)能開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)前后節(jié)能效果前后對(duì)比情況見(jiàn)表3。

從表3 中可以看出，應(yīng)用高效節(jié)能開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)后，平均單井日節(jié)電量達(dá)到86 kWh，55 臺(tái)高效節(jié)能開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)年節(jié)電172.645×104kWh，平均功率因數(shù)提高了0.332，平均系統(tǒng)效率提高了2.38%，平均有功功率下降了3.57 kWh，收到了良好的節(jié)能降耗效果。

表3 高效節(jié)能開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)前后節(jié)能效果前后對(duì)比情況

3）優(yōu)化電熱桿生產(chǎn)工藝措施，節(jié)電效果顯著。12 口電加熱井優(yōu)化措施前后節(jié)電效果統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表4。

從表4 可以看出優(yōu)化電熱桿生產(chǎn)工藝措施后，12 口電加熱井日節(jié)電達(dá)8 223 kWh，其含水量、日產(chǎn)液量和日產(chǎn)油量略有上升，實(shí)現(xiàn)年節(jié)電達(dá)到300.139 5×104kWh，其節(jié)電效果提升顯著。

表4 12口電加熱井優(yōu)化措施前后節(jié)電效果統(tǒng)計(jì)

4）一體化提液降耗技術(shù)，能有效保持油井高效運(yùn)行。根據(jù)注采對(duì)應(yīng)變化，供液能力、開發(fā)動(dòng)態(tài)變化及時(shí)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，連續(xù)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[10-11]。

4 綜合效益評(píng)價(jià)

4.1 項(xiàng)目投入

8 口油井防砂作業(yè)費(fèi)用310.9 萬(wàn)元，水井防砂2 口費(fèi)用35.1 萬(wàn)元，換管柱3 口作業(yè)費(fèi)用24.8 萬(wàn)元，12 口電加熱井加注分散解阻劑14 t，費(fèi)用52 萬(wàn)元，合計(jì)總投入費(fèi)用422.8萬(wàn)元。

4.2 產(chǎn)出效益

據(jù)統(tǒng)計(jì)，該項(xiàng)目年累增油量達(dá)到1 460 t，限液13.14 ×104t，節(jié)約注水量21.9×104t。增油效益，按每噸油價(jià)格2 000 元計(jì)算，則全年增油效益為292 萬(wàn)元。節(jié)電效益，年節(jié)約注水量21.9×104t，實(shí)現(xiàn)年注水節(jié)電107.75×104kWh；年限液量達(dá)13.14 ×104t，實(shí)現(xiàn)提液節(jié)電63.62×104kWh；應(yīng)用55 臺(tái)高效開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)， 實(shí)現(xiàn)年節(jié)電172.645 ×104kWh；優(yōu)化電熱桿生產(chǎn)工藝措施，實(shí)現(xiàn)年節(jié)電300.139 5×104kWh。四項(xiàng)合計(jì)，項(xiàng)目年節(jié)電量達(dá)644.154 5×104kWh。

若電價(jià)1 kWh 按0.632 元計(jì)算，則產(chǎn)生年節(jié)電效益為407.105 6萬(wàn)元。兩項(xiàng)效益合計(jì)，則產(chǎn)出年總效益可達(dá)699.105 6 萬(wàn)元。項(xiàng)目投資回收期為：0.66年。

5 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，油井一體化提液降耗技術(shù)是一種集成化一體化降耗技術(shù)，老油田后續(xù)水驅(qū)階段開發(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，通過(guò)實(shí)施油水井一體化優(yōu)化調(diào)整措施，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，采取限提并舉，合理調(diào)整注采結(jié)構(gòu)，能有效減緩單元自然遞減，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，提高單元開發(fā)水平，能有效保持油井高效運(yùn)行；通過(guò)優(yōu)化配套地面設(shè)備措施和油井生產(chǎn)參數(shù)，能有效提高系統(tǒng)效率，有效提高能源利用率，降低提液能耗；通過(guò)實(shí)施優(yōu)化電熱桿生產(chǎn)工藝措施，強(qiáng)化電加熱井動(dòng)態(tài)管理，實(shí)現(xiàn)增油節(jié)電效果。同時(shí)，積極完善相關(guān)配套油井管理制度，修訂完善油井管理獎(jiǎng)懲制度實(shí)施辦法，對(duì)實(shí)施效果進(jìn)行跟蹤評(píng)價(jià)和考核，激勵(lì)油田各開發(fā)單位推廣應(yīng)用油井一體化提液系統(tǒng)節(jié)能降耗技術(shù)，降低油田生產(chǎn)的耗電量，收到更好的節(jié)能降耗效果。