抽油機井適應性分析與優化匹配對策

劉愛輝

摘要：對于油藏開發來說，選擇恰當的舉升工藝技術的同時要考慮油藏特性、技術適應性和經濟等多方面因素，且具有不可量化的特點。本文根據目標油田實際情況，在對影響舉升工藝技術的各種因素進行系統分析的基礎上，首先設置了評價指標體系，然后采用層次分析法對評價指標進行量化，采用加權評分法確定最佳舉升方式。同時以最佳舉升方式為基礎，對不同電機和配電箱設備應用進行優化，從而形成針對于不同油藏類型的舉升工藝—電機—配電箱優化匹配組合，指導油田選擇高效設備。

關鍵詞：油藏開發；舉升工藝技術；優化匹配；系統分析

1前言

舉升工藝技術選擇不當會降低工藝本身對特定油井工作條件的適應性，從而導致設計使用壽命縮短和設計生產能力減弱，不僅會嚴重影響產量，還會增加生產費用。在綜合考慮舉升工藝自身技術特性和油藏自然特性的基礎上，建立了包括系統基本狀況、下泵深度、排量、井下特征、油藏特性和生產操作等6個一級指標和15個二級指標在內的舉升工藝技術綜合優選評價指標體系；基于使用AHP（層次分析法）對評價主指標權重的量化，利用加權評分法對比了抽油機與螺桿泵、電泵其他兩種常規人工舉升方法。結果表明，抽油機、螺桿泵和電泵的最終適應性加權平均結果分別是3.29、2.88和2.08，對于自然特性不同的油藏，抽油機的適應性最強。

2舉升工藝技術選擇的指標體系

2.1指標體系確定

舉升工藝技術選擇的指標體系是反映采油系統對特定油藏地質條件、井筒特性、流體性質、生產特性等方面適應性的因素，一般情況下可確定指標體系應包括系統基本狀況、下泵深度、排量、井下特征、油藏特性、生產操作等6個一級指標。

2.2不同舉升工藝技術指標的適應性

基于對抽油機、螺桿泵和電泵3種舉升工藝技術自身性能的充分分析，得出了3種舉升工藝技術對各指標的適應程度。采用等級法對指標進行分級，將這些指標評語集分為最適應、較適應、適應、不太適應、不適應等5個等級，相應的等級數值分別為4、3、2、1、0。當主指標包括二級子指標時，采用乘法評分法計算主指標標值：

式中：Pi為第i個主指標的得分；Fj為第i個主指標下第j個子指標的得分。3種舉升工藝技術雖然在特定的自然情況下均能滿足油田企業的實際需要，但由于自身性能的區別，就必須對不同舉升工藝技術的適應性進行優選。

3舉升工藝技術優選方法

3.1舉升工藝技術優選方法分析

一般情況下，舉升工藝技術適應性評價常采用的數理方法主要有AHP法、因子分析法、灰色評估法等，這些方法在實際運用中取得了一些效果，但還存在綜合評價缺乏系統性、對基礎參數的要求高和實際應用缺乏可操作性等不足。鑒于這些不足，同時重點考慮提高可操作性，采用基于AHP的加權評分法進行評價。

3.2基于AHP的加權評分法

3.2.1加權平均的建立

假設共有j種可采用的舉升工藝技術，選擇某技術需要考慮的主指標有i個，如油井產液量、下泵深度等，則每種舉升工藝技術的綜合評價值為各主指標的標值與相應權重的乘積，即：

式中：Sj為第j種舉升工藝技術的總得分；Wi為第i個主指標的權重；Pji為第j種舉升工藝技術第i個主指標的得分。總分多的為適應性強的舉升工藝技術；反之，為技術上不太合適的舉升工藝技術。

3.2.2指標權重的確定

利用層次分析法（AHP）確定考核指標權重，步驟如下：

①建立判斷矩陣。針對考核指標體系中同一層次的各個指標，運用兩兩比較的方法，建立判斷矩陣。

②計算權重系數。類似對偶比較法求出兩個測評指標的權重系數，在給出判斷矩陣后利用方根法計算出權重。

③判斷矩陣一致性檢驗。進行綜合運算，得出各考核指標相對整個體系的權重。

4不同舉升工藝技術適應性分析

4.1指標標值的確定

通過式（1）計算出3種舉升工藝技術適應性評價主指標得分，見表1。

表1 舉升工藝技術適應性評價主指標得分

4.2指標權重的確定

結合舉升工藝技術適應性評價指標體系，邀請若干專家和工程技術人員對6個主指標相對重要程度給出合理判斷，得出主要指標判斷矩陣。

4.3計算加權平均值

利用式（2）求出每種舉升工藝技術綜合適應性評價值，見表2。

表2 舉升工藝技術綜合適應性評價值

根據適應性評價結果可知，舉升工藝技術對油藏自然條件的適應性由強到弱依次為抽油機、螺桿泵和電泵。

5抽油機井配電箱與節能電機匹配優化

在實際生產過程中，由于抽油機井的綜合能耗受電機、配電箱種類和運行參數等多種因素影響，所以不同種類電機和配電箱組合應用的能耗存在差異。根據對國內某油田節能設備應用情況調研分析，認為高轉差電機和變頻配電箱在油田應用較多且節能效果較突出，所以選擇高轉差電機和Y系列電機與普通配電箱和變頻配電箱作為研究對象，確定組合A：Y系列電機+普通配電箱；組合B：Y系列電機+變頻配電箱；組合C：高轉差電機+普通配電箱；組合D：高轉差電機+變頻配電箱，對不同設備組合應用進行優化匹配研究，給出不同區塊、不通工況下的電機、配電箱選擇建議，從而可以指導生產選擇較為節能設備，達到提質增效目的。針對不同油藏類型產液量特點，將分析對象分為常規油藏水驅、低滲透油藏水驅和常規油藏化學驅，統計不同產液量條件下噸液百米耗電變化，并通過散點圖進行曲線擬合，進而對比4種組合能耗高低。

5.1常規油藏水驅

日產液量小于50t/d時，普通配電箱的節能效果高于變頻配電箱，隨著產液量增加，當大于110t/d時，B組合的耗電量逐漸低于A組合和C組合。這說明對于常規油藏水驅，產液較低時，高轉差電機+普通配電箱組合的耗電比Y系列電機低，產液較高時，變頻配電箱+Y系。

5.2低滲透油藏水驅

當產液量小于3t/d時，B組合節能效果較好，而產液量大于3t/d時，C組合節能效果較好。這說明Y系列電機+變頻配電箱組合與高轉差電機+普通配電箱組合在低產井上效果較好。

6結論

通過使用基于AHP的加權平均法對比抽油機與螺桿泵、電泵的適用性，同時考察了抽油機井不同工況下節能設備匹配優選，得出如下結論：①3種常規舉升工藝技術由強到弱依次為抽油機、螺桿泵和電泵，該研究結果可為油氣田開發工程方案的設計提供指導作用。②對于常規水驅油藏，當儲層供液能力變化大、供液不足或井筒內氣影響嚴重時，應考慮選用Y系列電機+變頻配電箱組合，而當油井液量較大要求進行較高沖次生產時，選用高轉差電機+普通配電箱較為經濟合理。對于化學驅油藏，產出液黏滯力增大時，高轉差的節能優勢明顯優于Y系列電機，且當產液較低時，應選用普通配電箱與高轉差電機搭配使用，而當產液較高時，應選用變頻配電箱，具體依據區塊不同條件進行進一步對比評價。

參考文獻

[1]蔡亞，石杰，莫志庭，等.花土溝油田抽油機系統效率的影響因素及對策[J].油氣田地面工程，2016，31（3）：22-23.

（作者單位：勝利油田東勝公司）