潛油電泵井潛力評價及優化設計的推廣與應用*

馬坤 范路 宋泓霖 郎立術 劉向東

（勝利油田技術檢測中心）

據統計，勝利油田目前潛油電泵開井超過1 500口，占總開井數的6%左右，而其液量占總液量的30%左右，耗電量占提液系統總能耗的30%左右，運行成本明顯高于其他采油方式，存在較大的優化降本空間。勝利油田技術檢測中心能源站測試評價發現潛油電泵井系統效率逐年提高，但也存在兩個問題：單位間系統效率存在特色差異、無法量化潛油電泵井的潛力提升空間及潛力大小；如何評價節能技改方法的經濟可行性。

1 總體設計思路

潛油電泵井潛力評價及優化設計的主要工作分為三步：首先，建立不同油藏類型的潛油電泵井能量損失模型[1]，并按照“一井一模型”的原則進行模型擬合修正，實現模型與實測功率相對誤差小于5%；其次，以產量不降為邊界，以內部收益率最高為目標，進行降本潛力預測及評價；最后，在潛力評價基礎上開展優化設計工作。技術路線如圖1所示。

圖1 技術路線

2 主要研究內容及創新點

2.1 潛油電泵井能量損失模型

建立理論模型：依托油藏參數、生產工藝參數運行、地面設備等數據，根據模擬產能預測、多相管流、排出動態、電力系統4個子模型建立潛油電泵井能量損失模型[2]。

模型修正：根據每口電泵井的泵排量、揚程等實際情況進行電泵特性、排出系統及流體物性修正，并結合現場實測數據進行模型驗證，滿足誤差精度在5%以內，完成能量損失模型擬合[3]。潛油電泵井能量損失模型如圖2所示。

圖2 潛油電泵井能量損失模型

2.2 以降本潛力“R”為核心的潛力評價體系

在建立能量損失模型的基礎上，提出以降本潛力“R”為核心的潛油電泵井評價指標。

式中：R——降本潛力；

P目前——目前生產狀態下的電泵井系統輸入功率，kW；

P最佳——相同產量下能耗最低電泵井系統對應的輸入功率，kW；

T周期——回本周期（近似使用平均檢泵周期），h；

A——實時電費，元；

C投入——投入成本（作業、設備、人工），元。

以產量不降為邊界，枚舉滿足產量要求的多種泵深、電動機、揚程等組合，計算每種組合下的運行成本（包括能耗、人工和維護）、操作成本（運行成本+作業和維修），以及完全成本，計算降本潛力R。

若降本潛力R為負值則沒有效益，不做改造；若為正值則有降本增效潛力。其R值越大，降本潛力越大。“降本潛力R”是節能降耗與經濟效益的結合，作為油井能耗管理、評價、考核的標準，更加科學、合理，更具可操作性。

2.3 優化改造技術研究

以降本潛力R值最大為目標，針對潛油電動機、潛油電泵進行優選并合理匹配泵揚程及沉沒度，實現電泵參數的整體優化，從而實現降低潛油電泵綜合能耗，有效延長潛油電泵檢泵周期，減小潛油電泵井躺井率[4]。

電動機功率階梯化技術：針對最佳機-泵匹配階段缺失現狀，優化電磁結構設計，完善21 kW等四種規格電動機，實現電動機功率階梯化[5]。

泵揚程階梯組合技術：針對泵揚程最小臺階單元350 m，組合單一造成揚程溢出，存在能耗浪費的現狀,設計300 m、400 m、500 m 3種揚程單元，搭配組合20余種，實現泵揚程100 m 1個臺階，減少截流損失及成本費用[6]。

3 推廣應用情況及經濟效益

2013—2015年連續3年,先后在勝采、東辛、現河、河口4個開發單位累計完成148個區塊共985口潛油電泵井模型建立和降本潛力評價工作。2016—2017年篩選364口潛力井進行優化設計，并完成260口電泵井優化改造。實施優化改造后，平均日耗電降低145.7 kWh，平均泵掛提高101 m，沉沒度減少314 m，系統效率上升3.5%，噸液耗電對比下降8.7%。同時延長檢泵周期50 d/a，每年減少躺井24井次。

4 結論

應用潛油電泵井潛力評價及優化設計，可對潛油電泵井進行優化改造并達到了較好的預期效果。目前潛油電泵井模型覆蓋勝采等4個油田區塊，未覆蓋海上大排量油藏類型,未考慮在線閉環優化控制。新節能技術及產品的應用，將有助于該項目的進一步開展及提升。