間歇抽油優化技術研究與應用

任玉姝

（吉林油田油氣工程研究院 吉林松原 138000）

吉林油田儲層物性差，單井產量低，油井主體采用有桿泵抽油機舉升，隨著地質儲量采出程度增加及地層壓力下降，單井產液能力下降，出現許多低產低效井，使采油成本增加。間歇抽油作為一種簡單有效的提高油井經濟效益的方法，在油田現場廣泛應用，主要是通過調整抽油機井生產運行時間，達到節能降耗目的。那么如何合理應用間歇抽油，既達到節能降耗目的，又不影響油井產量，保證抽油機正常運行，成為急需解決的問題。

1 間歇抽油井的選擇

依據行業規定，單井經濟效益按效益高低依次劃分為三類，即有效井、低效井及無效井。年產油及伴生產品稅后收入大于年操作成本的井為有效井；年產油及伴生產品稅后收入小于操作成本大于最低運行費用的井為低效井；年產油及伴生產品稅后收入等于或小于最低運行費用的井為無效井。根據盈虧平衡分析方法，確定連續生產機采井轉為間歇抽油的經濟極限產量為低效井的邊界產量，若油井產液量達到或低于低效井的邊界產液量，即可轉為間歇抽油。進行單井經濟效益分析，首先要明確油氣井操作成本構成。油氣井操作成本包括材料費、燃料費、動力費、人員費、維護性井下作業費、油氣處理費、天然氣凈化費、驅油物注入費、運輸費、稠油熱采費，測井試井費、維護及修理費、廠礦管理費、其他直接費、輕烴回收費共15個項目，其中燃料費、動力費、驅油物注入費、井下作業費、稠油熱采費、輕烴回收費、油氣處理費、運輸費等為可變成本，其余為固定成本。

單井采油成本可表示為：

C=CF+Q1CVN

C——單井年采油操作成本，元；

CF——單井固定成本，元；

CV——可變成本，元/噸；

Q1——日產液，t/d；

N——年生產天數，d。

單井年收入可表示為：

p=Q1Nβ（1-fw）s（1-v）

P——單井年利潤，元；

S——原油銷售價格，元/t；

β——商品率，%；

fw——含水率，%；

v——綜合稅率，%。

當單井年產油獲得利潤與采油成本相等時，計算得低效井產量界限為：

Qlimit——低效井產量界限，t/d。

即當油井產量小于低效井產量界限后，進入低效生產階段，此時油井即可由連續生產轉為間歇抽油，以此方法降低運行成本。

2 間歇抽油制度優化

2.1 停井液面上升規律研究

油井停止生產后，地層流體不斷地流入井筒，油套環空內的液面上升，井底流壓升高，生產壓差逐漸減小，地層流體進入井筒的速度逐漸減小，隨著時間延長，當壓差足夠小，甚至地層流體停止向井筒內流入。為了進行間歇抽油制度優化，首先開展停井階段液面上升規律研究。

在油井流入動態曲線上取一微小時間段，假設流入井筒液量與井底壓差遵循流體單相滲流規律，那么流入井筒內的液量與生產壓差呈線性關系。

在液面恢復過程中，進入井筒內流體與井底壓力關系為：

由（2）=（3），并積分得

設液面恢復時間為0，液面高度為h0，則此時

又有：

將（5）、（6）、（7）式代入（4）式，整理得

h（t）——液面上升高度，m ；

α——地層壓力系數；

H——井深，m；

ρ——地層流體密度，kg/m3；

h0——停井時間為0時液面深度，m

t——液面恢復時間，h；

rc——套管內半徑，m；

rt——油管外半徑，m。

2.2 啟抽液面下降規律研究

油井開抽生產后，地層繼續向井筒供液，日產液量計算可依據vogel方法。

若測試流動壓力Pwftest≥Pb，則采油指數

若測試流動壓力Pwftest＜Pb，則采油指數產出流體與泵型、沖程、沖次等參數有關：

Pr——地層壓力，MPa；

Pb——飽和壓力，MPa；

D——泵徑，mm；

s——沖程，m；

n——沖次，min-1；

q——間歇抽油井井口日產液，m3/d；

qi——間歇抽油井井底日產液，m3/d；

Atc——油套環形空間截面積，m2；

η——泵效，%

2.3 間歇抽油制度優化

間歇抽油制度優化設計，以使動液面達到連續機采時液面，且生產時間相對較低作為優化設計標準。當動液面達到連續機采時液面，即形成間歇抽油制度設計流程（圖1）。

圖1 間歇抽油制度設計流程圖

3 間歇抽油配套技術

為保證間歇抽油得到真正落實，可使用間抽控制儀和遠程監測儀，實現自動啟停、遠程操作以及監督是否按時開停。

間抽控制儀：定時間抽控制儀，可根據間歇抽油制度優化設計結果，設定好開井及停井時間，安裝到油井上，控制油井啟停，實現間歇抽油。間抽控制儀集成了報警系統，開井抽油時會發出報警聲音，防止周邊動物進入井場，發生危險。這種控制儀結構簡單，操作方便，價格低，現場應用較多。

智能間抽控制儀：一般由測試模塊、分析模塊及控制模塊組成。測試模塊定時自動測量油井動液面、功圖或者電參數。分析模塊根據測得參數通過長期學習，判斷油井是否供液不足，當探測到油井處于嚴重供液不足狀態時，控制模塊啟動，令抽油機停止運行，等油井供液能力恢復，再開機運行，如此反復自動管理油井生產。

遠程監測儀：監視器、無線傳輸與測試系統及控制系統相結合，不僅可定時測試油井生產參數，還可以通過無線傳輸將數據實時傳到遠程電腦，管理人員在辦公室即可隨時查看油井生產動態、井場狀況，設置指令，控制油井生產。這些配套設備令間歇抽油更加容易實現，節省大量人力，為智能化油田建設提供技術支持。

4 現場應用

在對實際生產井進行間歇抽油制度優化前，首先應用液面上升及下降理論，計算多口井液面深度，并與現場測試值對比，平均相對誤差0.35%，說明理論方法可行。

利用相關理論進行間歇抽油抽度優化。新民油田民+49-3.2油層中部深度1180m，穩定連續生產時動液面深度1050m，日產液0.5t/d，含水60%，泵徑32mm，沖程1.8m，沖次3.0min-1，測得地層壓力5.4MPa，飽和壓力3.1MPa。按時間歇抽油制度設計流程在給定一系列工作制度下，計算生產井產量、動液面水平，并與連續生產時動液面進行對比。在給定工作制度中有18個達到或超過連續生產時動液面，再根據產量及生產時間最終選擇該井間歇抽油制度為抽7停5h，經測試全天抽汲液面61m，折算產量0.49t，達到單井連續開抽產液水平，證明優化設計理論可行。現場配套采用定時間抽控制儀管理，簡單方便。通過測試示功圖診斷結果由供液差變為正常。連續生產時該井每天耗電量57.6KW·h，間歇抽油生產時每天耗電（間抽后耗電）34KW·h，節電23.6 KW·h，節電率40.9%。

5 結論

（1）本文建立的間歇抽油井選擇及工作制度優化設計方法簡單明確，適用性強，可以用于連續生產井轉為間歇抽油井方案的優化設計。

（2）低產液井由連續生產轉為間歇抽油示功圖對比明顯，抽油泵充滿程度明顯改善，而且節能降耗效果顯著。

（3）間歇抽油配套技術發展較快，隨著智能化管理設備不斷涌現，間歇抽油管理變得越發簡單方便，現場推廣應用間歇抽油將大幅度降低機采井能耗，提高機采技術應用水平。