抽油機井合理調整參數經濟界限的研究

蔡俊鐵（大慶油田有限責任公司第一采油廠第三油礦）

抽油機井合理調整參數經濟界限的研究

蔡俊鐵（大慶油田有限責任公司第一采油廠第三油礦）

通過對比調整參數井的措施前后生產數據，并按照調參原因、調參類別進行分類分析，找出了調整參數對油井產量和含水影響的變化規律。應用經濟評價理論對降低噸油成本和影響產量等因素進行定量評價，提出了調整參數的技術經濟界限，為抽油機的技術管理和節能增效提供了可行依據。

調整參數井 影響產量 流壓 技術經濟界限 節能

2006年1—12月大慶油田第一采油廠第三油礦的72口井在進行參數調整后，均出現液量、含水、產量波動的情況。為了確定調參與經濟效益之間的關系，對這部分井進行了分析。

1 調整參數分析

井調小參數包括：檢換泵后調整參數、供液不足井調小參數和地面設備原因調小參數。

檢換泵后為了協調供排關系，對7口井進行了參數調整。調整后平均單井日增液15.43 t，日增油0.78 t，供排關系趨于合理，效果較好。

對于供液不足的井，為了改善供排關系，對沉沒度小于150 m并且泵效小于40%的30口井調小了參數。調整后，平均單井日降液7.1 t，日降油1.1 t。調整井產液量變化不大，產液量下降導致產油量下降，沉沒度由原來的平均75 m上升到目前的338 m，平均泵效提高了8.7個百分點，流壓由1.9 MPa提高到3.6 MPa。

由于機型老化需減小負荷而調小參數的共有7口井，平均單井日降液15 t，日降油3 t。從理論上講，這些井調前抽汲參數已比較合理，不宜再調小參數，所以這部分井調小參數后產液量、產油量下降相對較大，效果較差。

2 對調小參數的理論分析

2.1 調小參數對油井產量的影響

根據達西定律中井底結構為雙重不完善井平面徑向流的流量公式[1]：

式中：

Q——流量，cm3/s；

K——地層滲透率，μm2；

h——地層厚度，m；

μ——液體的黏度，mPa·s；

PG——油井靜壓，MPa；

PJ——油井流壓，MPa；

RG——泄油半徑，cm；

RJ——井底半徑，cm。

調小參數后，井底壓力回升，全井的生產壓差越來越小，必然導致產量下降，理論排量下降越大，產量下降得越多。

2.2 合理生產流壓的界定

在實際生產中發現流壓下降到一定程度后，如果繼續放大生產壓差，井產量不但不隨之增加反而有下降的趨勢。原因是流壓下降到一定程度后，原油脫氣嚴重，影響生產能力。此時的流壓應定為臨界流壓，認為是油井生產的合理流壓。

根據三相流流入動態曲線方程推導出最小流壓[1]為：

式中：

Pwf,min——最小流動壓力，MPa;

Pb——飽和壓力，MPa；

Pr——地層壓力，MPa。

式中：

α——原油溶解系數；

T——油層溫度，℃；

Bb——原油體積系數；

fw——原油含水率，%。

通過這個流壓界限，為簡化公式的應用，盡可能避免式中參數不確定問題的出現。還可以應用由其演化來的經驗公式（4）來確定合理流壓。

根據每一開發區塊不同的地層壓力和飽和壓力值計算，得出基礎井網的合理流動壓力為4.15 MPa；一次調參井網合理流動壓力為4.38 MPa；二次調參井網合理流動壓力為3.88 MPa。

抽油機參數調整必然導致井底流動壓力和泵效變化，為保證抽油機抽汲參數的經濟性，流壓應盡量保持在合理流壓之上。

根據泵效和沉沒壓力關系式[2]：

式中：

η——泵效，%；

B——泵效系數；

P——沉沒壓力，MPa；

fw——含水，%；

K——地面油氣比；

D、d——抽油泵直徑、桿直徑，mm；

L——桿長，m；

S——沖程，m；

E——彈性模量。

當抽油機流入動態發生變化時，有[2]

B是沖程、泵徑、桿組合相關的變量，而井下管柱設計主要取決于泵徑，B值也可以認為是沖程、泵徑的函數，可以確定B在不同沖程、泵徑下的大小。

通過參數調整，采油一廠三礦調參井的井底流壓由調前的平均2.3 MPa上升到目前的4.4 MPa，趨于合理。

3 調整參數井經濟界限的確定

3.1 經濟評價模型的建立

調整參數后隨著產液量的降低，噸液處理等費用也隨之降低，從而可以降低生產成本。經濟評價公式[2]如下：

式中：

NPVC——措施效益，元；

FY——噸液處理費，元（1.69）；

FW——少注水節約注水費用，元/t（2.19）；

S——日少耗電量，kWh；

PC——原油價格，1 000/t；Q——措施后日降油量，t。

3.2 技術經濟界限的確定

根據經濟效益評價理論，盈虧平衡點即技術經濟界限NPVC=0時的技術參數。按照這一理論，第一采油廠第三油礦調整參數井評價結果見表1。

表1 第一采油廠第三油礦調整參數經濟效益評價

當調前含水在85%～90%時，經濟效益基本為0，此為調參的臨界點，因此調前含水＞90%時，經濟效益為正值，也就是技術經濟界限。

4 結論

1）調小參數后，井底壓力回升，全井的生產壓差越來越小，必然導致產量下降，理論排量下降越大，產量下降得越多。

2）針對供液不足、沉沒度和泵效都較低的井，通過調小參數來改善供排關系，調后沉沒度上升較多，泵效得到提高，供排關系得到改善，但由于調前含水相對較低，調參后含水上升較快而使產油量下降。

3）參數雙大或大泵一大一中井為減小負荷而調小的井產液量、產油量下降相對較大，盡量不要對這類井調小參數。

4）參數調小后油井含水隨原來數值逐漸增大而上升趨勢逐漸減小，從而單井日增油逐漸增大，由負值逐漸轉為正值。含水高的，特別是含水大于90%的，井調小參數產量會上升，而含水低的井調小參數產量會降低，因此，對于含水較低的井調小參數要慎重，只要不是為了調整其供排關系，應盡量不安排調參。

5）第一采油廠第三油礦調小參數的合理經濟界限是90%。

[1]鄒艷霞.采油工藝技術[M].北京:石油工業出版社,2006:97-103.

[2]萬仁溥.采油工程手冊[M].北京:石油工業出版社，2003:17-26.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.08.005

蔡俊鐵，1996年畢業于大慶石油學校，助理工程師，從事采油工作，E-mail：cjt22@163.com，地址：大慶油田第一采油廠第三油礦313隊，163451。

2011-06-10)