油井一體化提液降耗技術在油田生產中的應用

楊帆（大慶油田有限責任公司第三采油廠）

石油開發企業作為產能大戶，同時也是耗能大戶，特別是采油提液系統用電占到油田生產電量的一半以上[1]。多年來，一方面由于受油藏類型、開發階段、配套能力等因素的影響，油田各開發單位的合理提液能耗客觀上是不一樣的，而傳統的以機采系統效率和百米噸液耗電為主要指標的考核評價，又反映不出其真實能耗水平和管理水平的高低，如何挖掘油田提液系統降低電耗的潛力，推廣應用油井人工舉升工藝新技術和節能降耗新技術，降低油氣開采成本，已成為各油田開發企業重要的研究課題[2-3]。另一方面，面對低油價新常態以及油田節能減排工作的需要，油田開發企業從系統優化調整高度出發，以注采結構一體化調整為原則，提出實施注采開發單元一體化調整優化節能項目，通過限提并舉調整單元產液結構，限制無效產液、提升有效產液，達到控水穩油，減緩遞減的目的，配套更新地面拖動電動機設備，以達到節能降耗和提質增效的目的[4-5]。為此，調查研究的基礎上，提出了《油井一體化提液降耗技術在油田生產中的應用》這一研究應用型攻關課題，并取得良好的實施應用效果。

1 油井一體化提液降耗技術

油井一體化提液降耗技術是指以“降耗率”為核心指標的提液系統能耗潛力評價及一體化優化技術，通過建立能耗模型，計算每口井當前能耗及預測同油藏條件、同產量下的最佳能耗，進而對油井生產參數、桿管泵、沉沒度等進行優化匹配改造，優化油井提液舉升工藝技術，實現機采系統節能降耗。近年來，隨著油田提液量規模的不斷擴大，加之綠色低碳戰略的實施，降低用電能耗就顯得尤為迫切。通過推廣應用系統節能降耗節電技術，改變了傳統靠投入新設備來節電的做法，利用躺井維護作業時機，按照“井筒、地面一體化優化，有節能潛力有投入效益”的治理原則，對提液系統進行整體優化設計和技術改造，從而達到油井提液系統整體優化節能降耗效果。

通過應用油井一體化提液降耗技術，實現油田開發一體化整體優化，從開發源頭限制了無效低效液量，增加了高效有效液量，提高了系統能效，彰顯了頂層設計與統籌治理的完美結合。該技術的優點在于它通過油藏、井筒、地面設施一體化整體優化，完全突破了傳統“單體改造、瓶頸治理”節能模式，為油田乃至全國高含水油田開發創出一條節能降碳的新路子，形成了一套標準化、示范化、可復制的老油田節能高效開發新模式。

2 一體化提液降耗技術的應用

圍繞老油田開發單元整體穩油、控液、提質、增效工作，充分利用油井一體化提液降耗技術，2018年對勝利油田某開發區塊實施水驅開發單元優化調整措施，實現節能降耗提效增效。采用的具體措施有：

1）油水井一體化優化調整措施。設計油井措施工作量19 口，共減少液量360 t/d，增加油量4.1 t/d。其中高含水無效益油井限液11 口，減少液量470 t/d，影響油量3.2 t/d；低液低含水油井防砂提液8 口，增加液量90 t/d，增油6.8 t/d。優化調整注水井生產工藝15 口，共減少注水330m3/d。其中水井防砂2口，換管柱3口，增加注水370m3/d；優化調配注水井10口，減少注水井注水600m3/d。

2）優化配套地面設備措施。該開發區塊油井利用合同能源管理辦法，對在用Y 系列電動機55 臺，全部更新為高效節能開關磁阻電動機。其中22 kW 電動機12 臺，30 kW 電動機31 臺，37 kW電動機11臺。油井生產參數調整后，其中原55 kW電動機5 臺，更新為效節能開關磁阻電動機后降低功率至37 kW。對抽油機平衡度不合格井進行有效治理，利用功率法對不合格平衡度的抽油機進行調整平衡度[6-7]。通過優化調整抽油機平衡度，實現20 口不合格平衡度油井的治理。

3）優化電熱桿生產工藝措施。電熱桿泵抽采油是利用電熱桿內的電纜，通電后發熱，傳熱給電熱桿本體，加熱油管內的液體，降低稠油黏度，達到降低稠油在井筒內流動阻力的目的[8-9]。從現場應用來看，電熱桿泵抽采油是目前最有效的的井筒舉升工藝，它能有效地補償稠油在井筒舉升過程中的熱損失，保持了稠油的流動性。但電熱桿耗電量，生產成本高，且電熱桿連接處必須干燥無水，控制和優化電加熱井生產工藝，既然能滿足生產需求，又能實現節電降耗。采取的工藝優化措施是：一是實行電加熱井動態管理。對注汽后稠油井不見油不能開電加熱，見油后方可根據原油含水情況和工作環境溫度變化及時調整電加熱頻率，降低加熱功耗；當油井含水上升達到85%以上時應逐步降低加熱頻率直至停止電加熱；對供液不足井產油量較低的油井應及時轉周注汽。二是應用油井降黏新技術，利用高效降黏劑降低電熱桿單耗，降低電加熱井加熱功率，甚至停止電加熱。如孤東油田某稠油區塊12 口電加熱井，采取停電加熱生產工藝，改用每口油井平均每天加分散解阻劑25 kg，連續加藥49 天后，實現在不開電加熱及不加藥劑的情況下，不僅油井能維持正常生產，而且實現增油節電的效果。

3 實施效果

1）優化合理調整開發區塊的注采結構，實現了注采平衡，降低減緩單元自然遞減。通過實施限液提液措施并舉，根據區塊生產實際合理調整注采結構，可實現控水穩油，有效限制無效產液、提升有效產液，提高單元開發水平。年自然遞減由29.1%下降到12.8%，下降16.3%。

某區塊開發單元產液結構調整方案前后指標對比見表1。從表1 中可以看出，目前單元日產油水平119.9 t，完成方案設計日產油水平（120.2 t），含水保持穩定，單元自然遞減率下降16.3%，比方案設計低1.5%，保證了單元轉水驅以來產量的穩定運行，實現日增油3.8 t。

表1 某區塊開發單元產液結構調整方案前后指標對比

2）優化油井生產參數，能有效提高系統效率，降低提液能耗。實施措施前，該區塊有20 油井系統效率不達標和20 口抽油機平衡度不合格。通過綜合治理，以單井工況分析為基礎，對工況供液不足按照“穩油、控液、提效”三原則，以能耗最低潛力評價優化設計為方法優化油井生產參數，在基本保持液量穩定前提下，減少了無效排量，降低耗電。有19 口井轉入系統效率達標區，有效提高能源利用率，降低提液能耗。抽油機平衡度合格率達到100%。

措施前后能效指標對比見表2。從表2 中可以看出措施實施后，單元機采系統平均平均系統效率由31.60%提高至36.20%，提高4.6%；注水單耗由5.20 kWh/m3降低至4.92 kWh/m3，下降了0.28 kWh/m3。

表2 措施前后能效指標對比

同時，做好日常維護，密切跟蹤油井工況變化，及時優化調整配套電動機等設備。應用高效節能開關磁阻電動機前后節能效果前后對比情況見表3。

從表3 中可以看出，應用高效節能開關磁阻電動機后，平均單井日節電量達到86 kWh，55 臺高效節能開關磁阻電動機實現年節電172.645×104kWh，平均功率因數提高了0.332，平均系統效率提高了2.38%，平均有功功率下降了3.57 kWh，收到了良好的節能降耗效果。

表3 高效節能開關磁阻電動機前后節能效果前后對比情況

3）優化電熱桿生產工藝措施，節電效果顯著。12 口電加熱井優化措施前后節電效果統計見表4。

從表4 可以看出優化電熱桿生產工藝措施后，12 口電加熱井日節電達8 223 kWh，其含水量、日產液量和日產油量略有上升，實現年節電達到300.139 5×104kWh，其節電效果提升顯著。

表4 12口電加熱井優化措施前后節電效果統計

4）一體化提液降耗技術，能有效保持油井高效運行。根據注采對應變化，供液能力、開發動態變化及時調整運行參數，連續跟蹤管理指標的變化。對分析為地層供液不足導致泵效低的油井，堅持“合理參數”生產的原則，優化降低參數，保持注采平衡，供排協調，有效的減輕設備負荷，降低用電成本，提高泵效，優化工況，能有效保持油井高效運行[10-11]。

4 綜合效益評價

4.1 項目投入

8 口油井防砂作業費用310.9 萬元，水井防砂2 口費用35.1 萬元，換管柱3 口作業費用24.8 萬元，12 口電加熱井加注分散解阻劑14 t，費用52 萬元，合計總投入費用422.8萬元。

4.2 產出效益

據統計，該項目年累增油量達到1 460 t，限液13.14 ×104t，節約注水量21.9×104t。增油效益，按每噸油價格2 000 元計算，則全年增油效益為292 萬元。節電效益，年節約注水量21.9×104t，實現年注水節電107.75×104kWh；年限液量達13.14 ×104t，實現提液節電63.62×104kWh；應用55 臺高效開關磁阻電動機， 實現年節電172.645 ×104kWh；優化電熱桿生產工藝措施，實現年節電300.139 5×104kWh。四項合計，項目年節電量達644.154 5×104kWh。

若電價1 kWh 按0.632 元計算，則產生年節電效益為407.105 6萬元。兩項效益合計，則產出年總效益可達699.105 6 萬元。項目投資回收期為：0.66年。

5 結束語

實踐證明，油井一體化提液降耗技術是一種集成化一體化降耗技術，老油田后續水驅階段開發單元面臨著高含水井比例大、平面注采不均衡、生產參數不合理及地面電動機配套設備能耗高和單元產量自然遞減率大等問題，通過實施油水井一體化優化調整措施，化降低參數，保持注采平衡，供排協調，有效的減輕設備負荷，降低用電成本，提高泵效，優化工況，采取限提并舉，合理調整注采結構，能有效減緩單元自然遞減，可實現控水穩油，有效限制無效產液、提升有效產液，提高單元開發水平，能有效保持油井高效運行；通過優化配套地面設備措施和油井生產參數，能有效提高系統效率，有效提高能源利用率，降低提液能耗；通過實施優化電熱桿生產工藝措施，強化電加熱井動態管理，實現增油節電效果。同時，積極完善相關配套油井管理制度，修訂完善油井管理獎懲制度實施辦法，對實施效果進行跟蹤評價和考核，激勵油田各開發單位推廣應用油井一體化提液系統節能降耗技術，降低油田生產的耗電量，收到更好的節能降耗效果。