论文部分内容阅读
[摘 要]低产低效井较多，严重制约了油田的高效开发。低产低效井的治理注重要从源头抓起，油水联动、水井措施同步或超前实施，完善注采井网，打牢治理物质基础，确保治理效果的长期有效。采用低产井高效举升配套工艺技术既解决“大马拉小车”的问题，又充分利用了能源，达到了节能降耗和防偏减磨的目的，配套工艺技术在低产井中应用良好，在加深泵挂的同时，采取有效防偏磨油井治理措施，提高了泵效，延长了油井免修期。实现了低产井的有杆泵小排量连续举升，满足低产井高效举升的要求；采用间开间停技术，有效降低能耗，减少了无效低效液量的产出，提升了整体效益。
[关键词]油井开井；低产低效井；泵效；能耗；间开；开发效益
中图分类号：S562 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）26-0049-01
研究区域油井开井64口，平均单井日产液量20.8t，平均单井日产油量1.7t。统计日产油量0.5t以下的油井占开井数14%，这些井的平均单井日产液9.6t，日产油0.3t，平均泵效38.3%，远低于56.2%泵效，而能耗却占16%左右，有效益率极低。特别是在目前的低油价下，在“寒冬期”的艰难生存环境下，采油成本压力增大，高能耗低效益严重影响油田开发。
1 项目实施
低产油井大都供液不足，需要深抽，而下部抽油杆柱失稳弯曲是造成杆柱冲程损失及杆管偏磨的直接原因。常规抽油泵由于受泵的结构及加工技术的限制，泵径不能做得更小，排量与油井供液不匹配；同时，抽油泵的下泵深度又受到泵径的限制，导致抽油系统供、排油不协调，“大马拉小车”的问题突出。针对低产油井普遍存在供求不平衡、泵效低以及杆管偏磨突出等问题，研究开发以小直径抽油泵、抽油杆防失稳技术、杆管减磨接箍技术和低产井优化设计技术等为主的低产井有杆泵高效举升配套工艺。采用该配套工艺既能充分发挥和协调油层的供液潜力及抽油设备的排液能力，又可以解决杆管失稳弯曲造成的杆柱冲程损失及偏磨问题，实现了小直径抽油泵的连续高效举升。2016年以来现场70余井次的应用表明，采用该配套工艺，抽油泵平均泵效提高18%，免修期延长8月以上，收到了良好的应用效果。通过实施低产油井节能治理对策的研究与应用，可以降低低产油井能耗，降低采油成本，提高低产油井开发效益。
2 技术思路
通过对低产油井生产的有效益率进行评估，通过工作制度的优化、间开、暂关措施的实施、新型节能设备的应用、日常管理措施的强化，降低低产能油井能耗，提高其开发的有效益率。低产井液面低、泵挂深，杆柱承受载荷加大，抽油杆断脱和生产故障率增加。研制低产井有杆泵优化软件。在油井产能分析的基础上，进行举升工艺设备适应性分析和生产参数的优化设计，具有油井不动管杆柱的抽汲参数调整和新井或措施井抽油设备选择与抽汲参数设计2大计算功能，并实现了加重杆、补偿器和减磨接箍安装位置的优化设计。
3 节能核心技术
3.1 新型节能设备应用
3.1.1 磁电机式抽油机
利用永磁电机代替了减速箱、皮带等传动装置，永磁同步电动机在抽油机上使用具有启动转矩大、效率高、功率因数高等优点，抽油机井冲次可从1-6次进行调整，小需要额外匹配皮带等设备即可满足抽油机井生产需要。
3.1.2 新型节能控制柜
通过控制系统根据抽油机井负载率变化的特点，调节电源频率。产液量低的油井，负载率变小，频率降低电动机转速变小，冲次降低，抽油机在节电状态下运行，起到了节能降耗的作用，节电率可达10%-30%。
3.2 新型皮带轮设计
设计加工400型皮带轮改装减速器，可以实现最低冲次1.2miri'，满足低产油井生产需要。引入效益评价机制，进行间开、暂关措施的摸排、实施，减少无效益油井的成本投入。
3.3 小直径抽油泵
小直径抽油泵改变了抽油泵的进排油方式，将游动阀组设计在泵筒外，固定在泵筒的下端，使其阀球直径不受泵径限制，可增大阀球直径，加大油流通道。此外，阀球质量的增加使得阀球关闭及时，工作灵活，增加了抽油泵的可靠性。小直径抽油泵主要由柱塞、泵简、加长筒、进油阀组和出油阀组等组成，上沖程时，抽油杆柱带动柱塞上行，柱塞下部的空腔体积增大，其腔内的压力下降，进油阀打开，井内原油经进油阀和出油阀的侧面通道进入柱塞下部的空腔内。下冲程时，柱塞下部的空腔体积减小，其腔内的压力上升，进油阀关闭，空腔内的原油经出油阀的侧面通道向下流动，再从出油阀的中部向上打开出油阀排至油管，然后被排到地面。
3.4 抽油杆防失稳技术
低产油井大都供液不足，需要深抽，而下部抽油杆柱失稳弯曲是造成杆柱冲程损失及杆管偏磨的直接原因。克服抽油杆下行阻力，消除振动载荷的影响，要从抽油杆集中加重和抽油杆缓冲补偿2方面入手，才能有效解决抽油杆失稳的问题。
3.4.1 抽油杆集中加重技术
有杆泵在抽油过程中，抽油泵活塞下行过程中由于受阻力的影响，导致下部抽油杆柱失稳弯曲，造成杆管偏磨，摩擦阻力增加。抽油杆集中加重技术就是在抽油杆底部采用防偏磨加重抽油杆，降低中和点的位置，以解决抽油杆失稳问题。防偏磨加重抽油杆主要由中心杆、加重外管和防磨滑套等组成，加重外管套装在中心杆外，防磨滑套套装在加重外管外。防偏磨加重抽油杆位于杆柱的最下端，抽油时，中心杆承受载荷，外管起到加重的作用，中心杆受拉扶正外管，提高了杆柱的稳定性。同时外管的重力通过上管压下管的方式向下传递，集中加到抽油泵活塞上，使抽油杆柱的中和点下移，以解决抽油泵活塞下行阻力造成的下部抽油杆柱失稳弯曲及杆管偏磨问题。
4 现场应用情况
低产油井治理对策研究与应用实施75井次，累降电123.92X104kW.h，累计降液14300m3。1）低产油井平均泵效提高10.1个百分点，能耗下降25个百分点；2）低产油井年减少躺井3井次，免修期同比延长62d。低产油井实施暂关措施累计降电66.46X104kW.h，累计降液1.43X104方。间开措施的实施低产油井实施间开措施7口，累计降电15.73×104kW·h。低产油井共实施参数优化42井次，泵降级8井次，措施工艺成功率100%，平均泵效提高10.1个百分点，累计降电34.44×1044W·h；安装永磁电机式抽油机3井次，新型节能柜1井次。累计降电7.29×104kW·h。
5 效果及经济效益
项目实施后累降液1.43×104m3，累降电123.92×104kW·h，达到了降液降耗、节能增效的目的。经济效益：项目总投入：121.26万元项目创效：按工业处理废水18元/m3计算，累降液创效25.74万元；按工业用电按每千瓦时0.7854元计算，累降电创效97.33万元；低产油井减少躺井3井次，节约作业成本及投入90万元。共创效25.74+97.33+90=213.07万元。项目收益：总创效-总投入=213.07-121.26=91.81万元；投入产出比：1∶1.76。社会效益：永磁电机式抽油机、新型节能柜投入较高，当年效益不明显。但是该类措施的效益是长期的，从长远看效益可观。从社会效益上看，减轻工人劳动强度，节约了大量的人力物力，在逐步信息化的形势下是适用的。
参考文献
[1] 油井间开生产优化[J].张广政.中国石油石化.2016（51）.
[2] 计算机示功图在抽油井设计计算中的应用[J].李健.石油钻采工艺.1985（04）.
[3] 提高自动监测示功图测试质量探索与实践[J].穆军州.石油工业技术监督.2017（11）.
[4] 示功图在油田生产实践中的运用[J].黄耀明，刘灏亮.化工设计通讯.2017（02）.
[关键词]油井开井；低产低效井；泵效；能耗；间开；开发效益
中图分类号：S562 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）26-0049-01
研究区域油井开井64口，平均单井日产液量20.8t，平均单井日产油量1.7t。统计日产油量0.5t以下的油井占开井数14%，这些井的平均单井日产液9.6t，日产油0.3t，平均泵效38.3%，远低于56.2%泵效，而能耗却占16%左右，有效益率极低。特别是在目前的低油价下，在“寒冬期”的艰难生存环境下，采油成本压力增大，高能耗低效益严重影响油田开发。
1 项目实施
低产油井大都供液不足，需要深抽，而下部抽油杆柱失稳弯曲是造成杆柱冲程损失及杆管偏磨的直接原因。常规抽油泵由于受泵的结构及加工技术的限制，泵径不能做得更小，排量与油井供液不匹配；同时，抽油泵的下泵深度又受到泵径的限制，导致抽油系统供、排油不协调，“大马拉小车”的问题突出。针对低产油井普遍存在供求不平衡、泵效低以及杆管偏磨突出等问题，研究开发以小直径抽油泵、抽油杆防失稳技术、杆管减磨接箍技术和低产井优化设计技术等为主的低产井有杆泵高效举升配套工艺。采用该配套工艺既能充分发挥和协调油层的供液潜力及抽油设备的排液能力，又可以解决杆管失稳弯曲造成的杆柱冲程损失及偏磨问题，实现了小直径抽油泵的连续高效举升。2016年以来现场70余井次的应用表明，采用该配套工艺，抽油泵平均泵效提高18%，免修期延长8月以上，收到了良好的应用效果。通过实施低产油井节能治理对策的研究与应用，可以降低低产油井能耗，降低采油成本，提高低产油井开发效益。
2 技术思路
通过对低产油井生产的有效益率进行评估，通过工作制度的优化、间开、暂关措施的实施、新型节能设备的应用、日常管理措施的强化，降低低产能油井能耗，提高其开发的有效益率。低产井液面低、泵挂深，杆柱承受载荷加大，抽油杆断脱和生产故障率增加。研制低产井有杆泵优化软件。在油井产能分析的基础上，进行举升工艺设备适应性分析和生产参数的优化设计，具有油井不动管杆柱的抽汲参数调整和新井或措施井抽油设备选择与抽汲参数设计2大计算功能，并实现了加重杆、补偿器和减磨接箍安装位置的优化设计。
3 节能核心技术
3.1 新型节能设备应用
3.1.1 磁电机式抽油机
利用永磁电机代替了减速箱、皮带等传动装置，永磁同步电动机在抽油机上使用具有启动转矩大、效率高、功率因数高等优点，抽油机井冲次可从1-6次进行调整，小需要额外匹配皮带等设备即可满足抽油机井生产需要。
3.1.2 新型节能控制柜
通过控制系统根据抽油机井负载率变化的特点，调节电源频率。产液量低的油井，负载率变小，频率降低电动机转速变小，冲次降低，抽油机在节电状态下运行，起到了节能降耗的作用，节电率可达10%-30%。
3.2 新型皮带轮设计
设计加工400型皮带轮改装减速器，可以实现最低冲次1.2miri'，满足低产油井生产需要。引入效益评价机制，进行间开、暂关措施的摸排、实施，减少无效益油井的成本投入。
3.3 小直径抽油泵
小直径抽油泵改变了抽油泵的进排油方式，将游动阀组设计在泵筒外，固定在泵筒的下端，使其阀球直径不受泵径限制，可增大阀球直径，加大油流通道。此外，阀球质量的增加使得阀球关闭及时，工作灵活，增加了抽油泵的可靠性。小直径抽油泵主要由柱塞、泵简、加长筒、进油阀组和出油阀组等组成，上沖程时，抽油杆柱带动柱塞上行，柱塞下部的空腔体积增大，其腔内的压力下降，进油阀打开，井内原油经进油阀和出油阀的侧面通道进入柱塞下部的空腔内。下冲程时，柱塞下部的空腔体积减小，其腔内的压力上升，进油阀关闭，空腔内的原油经出油阀的侧面通道向下流动，再从出油阀的中部向上打开出油阀排至油管，然后被排到地面。
3.4 抽油杆防失稳技术
低产油井大都供液不足，需要深抽，而下部抽油杆柱失稳弯曲是造成杆柱冲程损失及杆管偏磨的直接原因。克服抽油杆下行阻力，消除振动载荷的影响，要从抽油杆集中加重和抽油杆缓冲补偿2方面入手，才能有效解决抽油杆失稳的问题。
3.4.1 抽油杆集中加重技术
有杆泵在抽油过程中，抽油泵活塞下行过程中由于受阻力的影响，导致下部抽油杆柱失稳弯曲，造成杆管偏磨，摩擦阻力增加。抽油杆集中加重技术就是在抽油杆底部采用防偏磨加重抽油杆，降低中和点的位置，以解决抽油杆失稳问题。防偏磨加重抽油杆主要由中心杆、加重外管和防磨滑套等组成，加重外管套装在中心杆外，防磨滑套套装在加重外管外。防偏磨加重抽油杆位于杆柱的最下端，抽油时，中心杆承受载荷，外管起到加重的作用，中心杆受拉扶正外管，提高了杆柱的稳定性。同时外管的重力通过上管压下管的方式向下传递，集中加到抽油泵活塞上，使抽油杆柱的中和点下移，以解决抽油泵活塞下行阻力造成的下部抽油杆柱失稳弯曲及杆管偏磨问题。
4 现场应用情况
低产油井治理对策研究与应用实施75井次，累降电123.92X104kW.h，累计降液14300m3。1）低产油井平均泵效提高10.1个百分点，能耗下降25个百分点；2）低产油井年减少躺井3井次，免修期同比延长62d。低产油井实施暂关措施累计降电66.46X104kW.h，累计降液1.43X104方。间开措施的实施低产油井实施间开措施7口，累计降电15.73×104kW·h。低产油井共实施参数优化42井次，泵降级8井次，措施工艺成功率100%，平均泵效提高10.1个百分点，累计降电34.44×1044W·h；安装永磁电机式抽油机3井次，新型节能柜1井次。累计降电7.29×104kW·h。
5 效果及经济效益
项目实施后累降液1.43×104m3，累降电123.92×104kW·h，达到了降液降耗、节能增效的目的。经济效益：项目总投入：121.26万元项目创效：按工业处理废水18元/m3计算，累降液创效25.74万元；按工业用电按每千瓦时0.7854元计算，累降电创效97.33万元；低产油井减少躺井3井次，节约作业成本及投入90万元。共创效25.74+97.33+90=213.07万元。项目收益：总创效-总投入=213.07-121.26=91.81万元；投入产出比：1∶1.76。社会效益：永磁电机式抽油机、新型节能柜投入较高，当年效益不明显。但是该类措施的效益是长期的，从长远看效益可观。从社会效益上看，减轻工人劳动强度，节约了大量的人力物力，在逐步信息化的形势下是适用的。
参考文献
[1] 油井间开生产优化[J].张广政.中国石油石化.2016（51）.
[2] 计算机示功图在抽油井设计计算中的应用[J].李健.石油钻采工艺.1985（04）.
[3] 提高自动监测示功图测试质量探索与实践[J].穆军州.石油工业技术监督.2017（11）.
[4] 示功图在油田生产实践中的运用[J].黄耀明，刘灏亮.化工设计通讯.2017（02）.