蔣媛媛 孫向輝（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠）

隨著油田開發(fā)的不斷深入，薩北開發(fā)區(qū)部分油井供采關(guān)系發(fā)生變化，導(dǎo)致部分供液不足井改為間抽生產(chǎn)。間抽生產(chǎn)需要人工啟停，工作量大、間抽制度執(zhí)行不到位，且液面波動幅度較大，油井無法保持合理流壓生產(chǎn)，因此引進了不停機間抽控制箱。該裝置通過變頻技術(shù)，能夠控制抽油機曲柄以整周運動與小幅擺動相結(jié)合的方式運轉(zhuǎn)，整周運行抽油泵出液，小幅擺動時抽油桿在擺動幅度在其彈性形變范圍內(nèi)，抽油機井停泵不停機[1-3]。

1 間抽周期的確定

1.1 技術(shù)思路

抽油機不停機間抽裝置現(xiàn)場試驗首先需要用Vogel 方程計算最大產(chǎn)量，然后選取最接近最大產(chǎn)量所對應(yīng)的動液面為最佳動液面，調(diào)整不停機間抽裝置的運擺周期與抽吸參數(shù)，保證油井以最接近最佳動液面的工作制度生產(chǎn)，且以能耗為評價原則，進而確定不停機間抽裝置的最佳工作制度[4-7】。

Vogel方程：

式中：qo為油井產(chǎn)量，t；qomax為油井最大產(chǎn)量，t；pwf為井底流壓，MPa；pr為油藏壓力，MPa。

已知油藏壓力、和一個測試點井底流壓、油井產(chǎn)量，就可以計算出油井最大產(chǎn)量，當(dāng)油井的產(chǎn)量接近油井最大產(chǎn)量時所對應(yīng)該井的最佳流壓[8-10]。

然后根據(jù)公式計算出該井的最佳動液面：

式中：hd為油井動液面，m；ho為油井中深，m；pt為套管壓力，MPa；ρh為混合液密度，t/m3。

1.2 現(xiàn)場試驗

1.2.1 最佳動液面的計算

井1，該井的油藏壓力為4.81 MPa，油井產(chǎn)量為6.5 t，井底流壓為2.61 MPa，混合液密度為0.993 g/cm，套管壓力為0.46 MPa ，油井中深為784.77 m。通過公式，最終計算得出該井的油井最大產(chǎn)量為9.39 t。

當(dāng)油井產(chǎn)量接近油井最大產(chǎn)量時的流壓為最佳流壓，根據(jù)該井近一年的生產(chǎn)情況，最接近最大產(chǎn)量為7.3 t，最佳流壓為2.34 MPa，通過計算最佳動液面為784.58 m。

1.2.2 最佳液面的驗證

調(diào)整井1的生產(chǎn)制度，使該井的液面接近最佳液面，測試不同液面狀態(tài)下的能耗參數(shù)。生產(chǎn)數(shù)據(jù)見表1。

在調(diào)整動液面的同時監(jiān)測井1的示功圖，動液面722 m時出現(xiàn)氣影響，所以未對該井的液面進行進一步下調(diào)。井液面772 m示功圖見圖1。

從該井的測試數(shù)據(jù)可以看出隨著液面的加深，能耗逐漸增加，產(chǎn)液量變化不大，系統(tǒng)效率逐漸下降，所以該井的最佳液面應(yīng)為662 m，沉沒度240.6 m，通過最佳液面應(yīng)對計算值加以修正。

表1 井1不同液面狀態(tài)下測試效果

圖1 井1液面722 m示功圖

1.2.3 不同周期長度的能耗對比

根據(jù)現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)，截取運到擺狀態(tài)切時間段的有功功率，根據(jù)有功功率繪制曲線。從曲線可以看出電動機在運行狀態(tài)功率基本穩(wěn)定在4 kW，切換到擺動裝態(tài)后基本為0 kW，切換過程功率沒有出現(xiàn)突然增大的情況，說明不存在沖擊載荷。井1運-停功率曲線功率曲線見圖2。

圖2 井1運-停功率曲線

在保持該井液面680 m 左右的情況下調(diào)整不停井間抽的周期，周期長度分別是運10 min 擺20 min、運20 min 擺40 min、運30 min 擺60 min，測試三種間抽周期下的能耗、產(chǎn)量數(shù)據(jù)。井1不同周期長度下測試效果見表2。

表2 井1不同周期長度下測試效果

從測試數(shù)據(jù)可以看出，隨著間抽周期時間長度的延長，能耗和產(chǎn)量值變化不大，系統(tǒng)效率的變化幅度也不大，但是隨著間抽長度的延長，抽油機井的運擺之間的液面波動幅度逐漸變大，不利于油井生產(chǎn)。此外，冬季天氣寒冷，停井時間過長，容易導(dǎo)致凍井，所以建議采用較短的間抽周期。

1.2.4 不同參數(shù)下周期摸索

由于油井的地層條件不同，每口井的供采關(guān)系也不同，因此安裝不停井間抽裝置的抽油機井需要逐一摸索間抽周期。間抽周期的摸索需要借助低壓測試的方法，跟蹤該井的動液面，根據(jù)單井液面恢復(fù)速度和抽汲速度制定間抽周期。

井1 在沖程2.1 m，沖速3.6 min-1時液面恢復(fù)速度為1.55 m/min，液面抽汲速度為3.11 m/min，抽汲速度和恢復(fù)速度之比約為2∶1，所以停抽時間與抽汲時間之比為2∶1，因此制定該井的間抽周期為運10 min，擺20 min，一天共抽汲8 h。沖程2.1 m，沖速6 min-1時液面恢復(fù)速度為1.56 m/min，液面抽汲速度為6.25 m/min，抽汲速度和恢復(fù)速度之比約為4∶1，所以停抽時間與抽汲時間之比為4∶1，因此制定該井的間抽周期為運6 min，擺24 min，一天共抽汲4.8 h。其它參數(shù)下也依照上述方法，測試單位時間的抽汲速度和液面恢復(fù)速度，然后根據(jù)速度比設(shè)計工作制度。不同參數(shù)對應(yīng)的工作制度見表3。

表3 不同參數(shù)下工作制度

2 產(chǎn)量計量及最優(yōu)抽吸參數(shù)

由于不停井間抽裝置普遍用于供液不足的井，間抽周期內(nèi)運行時間較短，量油困難，所以針對這部分井需要借用相鄰井產(chǎn)量來完成量油。井1 量油，計量間首先倒流程，當(dāng)抽油機啟抽時，同時量該井和相鄰井的產(chǎn)量1，然后再單獨量相鄰井的產(chǎn)量2，用產(chǎn)量1減去產(chǎn)量2得到產(chǎn)量3，最后根據(jù)該井一天的啟抽時間將產(chǎn)量3 進行折算，便得到井1的日產(chǎn)液量。井1現(xiàn)場量油見圖3。

圖3 井1現(xiàn)場量油

井1 井調(diào)整該井的沖程、沖速，在沖程2.1 m，沖速分別為3.6 min-1、6 min-1的情況下，調(diào)整其間抽周期，使其動液面維持在660 m 左右，測試不同間抽周期的能耗數(shù)據(jù)。不停井間抽裝置不同參數(shù)下能耗數(shù)據(jù)見表4。

表4 不停井間抽裝置不同參數(shù)下能耗數(shù)據(jù)

從能耗數(shù)據(jù)可以看出，隨著參數(shù)的增加，平均單井日耗電逐漸減少、噸液百米耗電逐漸降低，所以安裝不停井間抽裝置的井采用較大的生產(chǎn)參數(shù)節(jié)能效果較好。

3 現(xiàn)場應(yīng)用效果

2018 年底在10 口井上開展試驗，試驗前10 口井執(zhí)行人工間歇采油，平均單井日開井6.91 h，噸液百米耗電0.62 kWh；試驗后平均單井日開井4.98 h，噸液百米耗電0.54 kWh，日產(chǎn)液保持穩(wěn)定，與間抽生產(chǎn)相比節(jié)電率達到6.46%，平均單井年節(jié)電1.93×104kWh，與連續(xù)生產(chǎn)相比節(jié)電率72.68%，與連續(xù)生產(chǎn)相比節(jié)電率72.68%，平均單井年節(jié)電3.44×104kWh。節(jié)能效果見表5。

4 結(jié)論及認(rèn)識

1）安裝不停機間抽裝置與間抽生產(chǎn)相比節(jié)電率達到6.46%，平均單井年節(jié)電1.93×104kWh，與連續(xù)生產(chǎn)相比節(jié)電率72.68%，平均單井年節(jié)電3.44×104kWh。

2）安裝不停井間抽裝置的抽油機井，在每天運行時間確定的前提下，長間抽周期和短間抽周期節(jié)能效果基本相同，但采用短周期的井動液面波動幅度較小，且停井時間較短，不易凍井，利于油井生產(chǎn)及現(xiàn)場管理。

3）不停井間抽裝置間抽周期的摸索，需要測量一定參數(shù)下單位時間的液面抽汲速度和液面恢復(fù)速度，然后根據(jù)抽汲和恢復(fù)速度計算該井的啟停比，進而確定間抽周期。

4）不停井間抽裝置采用大抽汲參數(shù)與“少轉(zhuǎn)多擺”的間抽周期組合節(jié)能效果較好，所以安裝不停井間抽裝置的抽油機井應(yīng)在間抽周期能夠維持最佳液面的前提下，盡量放大抽汲參數(shù)。

表5 不停井間抽裝置平均效果