采油井與注水井協同生產優化決策探究

王乃峰 胡海濤

摘 要：采油井與注水井協同生產優化決策應是注水開發油田生產精細管理最重要的內容之一。較好的油藏條件是舉升工藝優化，實現增油的物質基礎。由于區塊油層厚度大、層多、層薄，多數油井存在氣大、出砂現象，限制了舉升工藝優化的井數。通過分析區塊油水井對應關系，增加水井注水量，驅動剩余油。提高油井產液量，放大生產壓差，實現油井增油。

關鍵詞：油藏條件; 采油井;注水井;協同生產;優化決策

采油井與注水井協同生產優化決策問題屬于短時間尺度整體優化問題，著重解決在當前油藏、地面條件下，如何優化生產工藝參數，挖掘油井生產潛力，實現高效生產優化管理。人工舉升井生產優化主要用到了節點分析法與線性搜索尋優法。不同舉升方式采油井具有不同的優化生產工藝參數集。對于氣舉井，一般需要優化：油管尺寸，氣舉閥類型、級數、深度、尺寸等;對于有桿泵井，一般需要優化：泵掛、泵徑、沖程、沖次，油管尺寸、抽油桿組合等;對于電潛泵井，一般需要優化：泵型、泵掛、泵級數等油田注水開發二十多年，已經進入高含水開發階段，油藏注水系統完善，油藏壓力穩定。針對注水效果好的區塊，挖掘剩余油潛力，提高單井產量，是現開發階段的首要任務。采油井與注水井協同生產優化決策問題是油田開發生產系統整體優化決策研究中最為核心的內容之一。油田開發生產系統是一個復雜、動態、開放式系統，其整體生產優化問題是一個多對象、多維度、多時間尺度優化問題。研究的對象有油藏、采油井、注水/注氣井、地面集輸管網、注水管網等主體構成子系統，部分還需要研究配套的供電/供水、鉆井或井下作業施工、資金等輔助系統。研究的目的是制定油氣田開發生產方案，優化井網部署、優化注水采油方案、優化井筒及地面管網工藝參數、優化措施作業方案等。

1、概況

通過近兩年對研究區塊進行整體舉升工藝優化，區塊開發狀況的明顯改善，為其他區塊舉升工藝優化提供了技術保障。 區塊為注水開發砂巖油藏，屬于中等孔隙度，中滲透率儲層。剩余可采儲量114×104t，注采比1.32，較好的油藏條件是舉升工藝優化，實現增油的物質基礎。區塊油層厚度大、層多、層薄，多數油井存在氣大、出砂現象，限制了舉升工藝優化的井數。通過分析區塊油水井對應關系，增加水井注水量，驅動剩余油。提高油井產液量，放大生產壓差，實現油井增油。目前舉升設備以10型、12型抽油機，泵型以Φ44mm、Φ57mm為主，結合管桿泵配套工藝技術，充分發揮井筒潛力，來提高單井產量，根據油井動態變化，對油井原有封堵層位重新認識，進行優化生產層位，同時加強注水，進而提高水驅效率，達到供舉匹配，實現了單井增產，區塊穩產。

2、開發特征分析

2.1地層壓力

通過多年的治理，注采保持平衡，充足的地層壓力，保障了油井的供液能力，為提液后液面及時上升提供了保障。

2.2注采平衡

通過油藏的細分注水，及調驅、調剖工作，增強了水井的水驅效率，2016年注采比為1.32，相比2015年高出0.317，與合理注采比相比高出0.214，注水量較去年有較大的提升。為實現供采平衡，可以進行提液。

2.3產液指數

通過繪制區塊提液油井產液指數散點圖，發現主要集中在2—5t/MPa·d，所以區塊油井產液量增加3t，液面下降100米，為油井提液潛力預測，提供了分析依據。在舉升優化工作中，選擇合理的泵型及泵掛，及時調整生產參數，發揮井筒的最大潛力。

2.4特種抽油泵

針對區塊出砂，由于產液量增加，柱塞式抽油泵泵筒和柱塞的磨損、腐蝕、劃傷等現象，導致泵效下降過快，后期提液效果逐漸變差。針對這個現象，研制開發了旋轉防砂抽油泵，提液油井泵效，延長油井檢泵周期，保障油井的長期高效運行。旋轉防砂抽油泵具有：旋轉裝置，沉砂通道、無磁硬質合金游動閥、固定閥結構，通過現場使用延長了油井泵效和檢泵周期。

2.5桿柱設計

針對負荷增加，抽油桿柱的撓曲偏磨和沖程損失加劇現象，應用井眼曲線三維立體再現分析技術、抽油桿近似等強度組合設計、桿柱受力中和點及扶正間距分析等技術進行防偏磨分析，有針對性的采取注塑桿、接箍扶正器和防脫器等防偏磨措施，提高抽油桿的抗拉強度，延緩桿柱的疲勞斷脫，延長作業檢泵周期，減緩抽油桿柱的偏磨現象，減少沖程損失，提高泵效。

3、現場實施情況

3.1泵型分布

針對區塊液面相對較深，不同井組的供液能力不同，對原有的Φ38和Φ44抽油泵，使用Φ44泵與Φ57泵進行舉升工藝優化，適當的增加單井液量，放大了生產壓差，實現了單井的增油，取得成功及規模實施后，我們在以后的工作中逐步進行Φ70泵的嘗試，取得新的突破。

3.2 更換機型

Φ57抽油泵，使用12型抽油機沖程可以達到5米，沖次3.8次，理論排量為70t;使用10型抽油機，沖程3米，沖次6.5次，理論排量為70t。高沖次增加抽油桿偏磨及疲勞，不利于泵筒充滿，同時縮短檢泵周期。

3.3典型井例

A井位于區塊中部，周邊油井產量高，剩余油豐富，水井對應關系好，且注水量增加，2017年Φ44抽油泵生產，生產數據15.1/0.4/97﹪， 折算液面1200米。經分析該井油層被水層抑制，生產壓力不足，進行舉升工藝優化，使用Φ57抽油泵提液生產，提液后生產數據：25/4.8/81﹪， 實現日增油4.4t/d，累增油627.4t/d。液面1542米，液面下降342米，產液量增加10t，每下降100米液面產液量增加2.9t，負荷產液指數散點圖分析所得的產液指數2—5t/MPa·d。

4、經濟效益分析

2018年區塊舉升工藝優化增油6136.7t，2017年增油 6337.4t。總計創效：1948.74萬元。同時摸索了一套成型的舉升工藝優化方案，以此為基礎，推廣應用舉升工藝優化，實施于注水效果好的區塊，實現了單井增產。舉升工藝優化為區塊的穩產及合理開發作出了貢獻，使我們認識到了，高含水開發區塊注水量增加，剩余儲量豐富的情況下，降低油井液面，放大生產壓差，動用低壓油層做貢獻，是高含水開發階段，油藏合理開發的一種手段，為以后其他區塊的應用，提供了技術指導。

5、存在問題及下步建議

油井泵效下降快;油層位置影響下泵深度，導致沉沒度小;選井難度加大，區塊油井可選井范圍變小;井況復雜，抽油桿管容易斷脫，檢泵周期短;井下工具打撈成功率低，撈獲后受套變影響，存在上提困難的問題。針對問題下步措施：（1））Φ57抽油泵全部使用12型抽油機，進一步優化調參，發揮舉升設備及桿泵組合潛力;（2））泵效低、供液不足、提液效果不明顯井，更換小泵型，恢復地層能量;（3））對調剖、調驅井組對應油井適時跟蹤，把握提液時機;（4）Φ70抽油泵試驗推廣。

參考文獻：

[1] 高3618塊火驅舉升工藝配套及應用研究[J]. 金光浩.化工管理. 2016（20）

[2] 深抽舉升工藝配套研究及應用[J]. 陳華強，杜林輝，梁志艷.化學工程與裝備. 2017（03）