大泵提效技術探索

白璐 尚玉星 孫鵬 羅曉坤 孫起（新疆油田公司陸梁油田作業區）

機采系統是陸梁油田的能耗及運營成本大戶，針對陸梁油田抽油機井沖次快、泵徑小、成本緊的現狀，提出了“降桿速”提效率的優化思路。同時油井含水逐年上升，為了緩解產量遞減壓力，需要產出更多的液體，因此優選潛力井，進行提液增油也是一種有益嘗試。

1 “降桿速”生產技術原理

抽油機井的輸入功率由五個部分[1-2]組成即有效功率、地面損失功率、井下黏滯損失功率、井下滑動損失功率和溶解氣膨脹功率。

中石油稀油井系統效率平均值在25%左右，即油井生產過程中大部分能量被損耗。地面系統各節點效率影響因素見表1，在抽油機保養正常、調平衡到位時地面損失功率相對穩定[3-5]，井下損失功率（由黏滯損失功率、滑動損失功率構成）是油井損失能量的重要組成部分，如何減少井下損失功率成為機采系統提效的主要方向。

1.1 井下損失功率

1）黏滯損失功率。

式中：Pr為黏滯損失功率，kW；S為光桿沖程，m；n為沖次，次/min；m為管徑桿徑比，無量綱；μi為在li段油管中的液體的平均黏度，mPa·s；li第i段油管長度，m。

2）滑動損失功率。

式中：Pk為滑動損失功率，kW；fk為桿與管的摩擦系數，無量綱；qr為單位長度桿柱重量，kN；lhp為抽油桿在斜井段的水平投影長度，m；S為光桿沖程，m；n為沖次，次/min。

陸梁油田油井以直井為主，且泵掛通常在造斜點以上，由公式（1）、（2）得出，降低黏滯損失功率是陸梁油田機采系統提效的有效途徑。

在清防蠟工作正常（即管徑桿徑比、液體粘度相對穩定）時，降低抽油桿桿速（沖程×沖次），便可有效降低井下損失功率、提高機采系統效率。

表1 地面系統各節點效率影響因素

1.2 泵效影響因子

式中：ηλ為桿、管彈性伸縮對泵效的影響；S為光桿沖程，m；Sp為柱塞沖程，m；λ為沖程損失，m。

由式（3）知，在沖程損失一定時沖程越大泵效越高，因此應優先通過降低沖次降低桿速，即在設計中將沖次降到下限后，仍不能達到優化目標時，再考慮下調沖程。

對陸梁油田242 口抽油機井實施了降桿速優化改造，效果統計見表2，在產液量不降的情況下，平均桿速由18.4 m/min 降到13.0 m/min；系統效率由21.94%升為31.21%，上升了9.27 個百分點；噸液單耗由7.38 kWh/t 下降為5.54 kWh/t，節能率24.93%；平均單井節約桿管73.6 m，累計節約桿管18 465 m。

一方面降低桿速可以提效降耗，節約桿管、檢泵等運營成本；另一方面油田含水逐年上升，產量自然遞減，為了更好地緩解產量壓力，可以在提效降耗的基礎上，嘗試大泵提液增油措施[5-8]。

2 大泵提液實施步驟

隨著油藏整體進入高含水開發階段，陸梁油田利用提液措施增產，前期主要采用電潛泵提液取得較好效果。隨著脫節器、高極數電動機等配套工具設備成熟，采用大泵徑管式泵，按照“低桿速”生產制度，既能滿足目前油藏提液需求，也能提高系統效率，優勢更明顯。

2.1 目標井選擇

選擇提液目標井時，應遵循油井選擇與油層供液能力相匹配的原則，即選擇當前產液量較高、校正沉沒度較大的油井。

1）產液量較高。產液量較高的油井是指不低于同區塊平均產液量的油井，油井產液高是油層物性良好的體現。

2）校正沉沒度較大。校正沉沒度即將套壓歸零后的沉沒度。作業區套壓大于3 MPa的油井約占6%，套壓也是地層能量的體現。

2.2 提液潛力研判

選擇目標井后需要對提液潛力進行確認，確定目標液量及潛在液面位置。即通過IPR曲線（產液量與井底流壓關系曲線）判斷油井產液能力，隨著井底流壓降低，油井產量隨生產壓差（地層壓力-井底流壓）的增大而增大[9-12]。

以4001、2112 井為例，IPR 曲線見圖1 和圖2，根據油層中深、產液、含水、動液面等生產參數繪制IPR曲線，在曲線上合理取點即選擇合理生產壓差預測油井產量。預測4001產液量35 t/d時動液面為750 m，實際產液量34.6 t/d、動液面737 m；2112 井產量61 t/d 時動液面為330 m，實際產液量60.8 t/d，動液面339 m。

圖1 4001井IPR曲線

圖2 2112井IPR曲線

2.3 現場實施

利用機采系統設計軟件優化井下桿管泵組合，在抽油桿柱保證應力系數、懸點載荷滿足負載率的前提下，選取大直徑抽油泵實施提液。對陸梁油田38 口抽油機井實施了大泵提液措施效果統計見表3，平均泵徑由40.3 mm 增大至65.9 mm；平均單井產液量由25.9 t/d升為67.5 t/d。

表2 陸梁油田降桿速實施井效果統計

表3 陸梁油田大泵提液實施井效果統計

1）提液增產。對38 口井歷時6 個月試驗，增液1 354.6 t/d，增油85.4 t/d，累計增加液量253 218 t，累計增加油量17 355 t。按原油價格2 200 元/t計算，創產值約3 818 余萬元；除去修井費、材料費741萬余元，投入產出比為1∶5。

2）提效降耗。提液井系統效率由19.46%升為39.34%，上升了19.88 個百分點；噸液單耗由4.62 kWh/t 下降到2.86 kWh/t，節能率37.95%；平均單井節約桿管138 m，累計節約桿管5 106 m，按桿管價格110元/m計算，節約桿管投入56萬余元。

3 結論

實踐表明，對大部分抽油機井進行降桿速設計，對少部分具有提液潛力的井實施大泵提液，形成的“降桿速、保產量”大泵提效技術，在陸梁油田具有非常好的適應性：

1）通過公式（1）、（2）得出降低桿速減少井下黏滯損失功率，是陸梁油田抽油機井提效降耗的主要方向。

2）對抽油系統降桿速，不僅可以提效降耗，因沖次的大幅下降還可以節約桿管、檢泵等運營成本。

3）在含水上升、產量遞減的開發趨勢下，篩選潛力井進行提液，不僅有助于緩解產量壓力，還可以大幅提高系統效率。