抽油机井间抽技术管理的探索与实践

张志龙 鄢丽梅（大庆油田有限责任公司第五采油厂）

随着油田针对薄差油层开发的低产低压井数逐年增多，间抽成为抽油机井节电的主要措施。统计某采油厂2010年流压在3.0MPa以下，产液在10 t以下，且示功图出现供液不足的油井共计496口，估算年浪费电量达724.1×104kWh，占机采总耗电量的3.3%。目前，虽然已经对这部分井采取间抽的采油方式，降低了单井运行成本，但为了管理方便，往往把生产参数相近油井采取同一种简单的间抽制度，手动控制抽油机的启动和停止。这种简单的间抽制度不能保证每一口井都能最小限度地影响产液、最大限度地节能，不能充分体现间抽效率的最大化。通过查阅有关间抽文献，间抽制度的确定多停留在理论层面，现场指导性不强，采用的液面恢复法现场可操作性差，并且没有形成间抽的系统管理技术模式。因此，需要在方便管理的基础上，深入地认识间抽规律，分析间抽的影响因素，制定科学合理的个性化间抽制度，提高间抽的开采效率。

1 间抽井动液面的变化规律

1.1 关井时动液面变化规律

理论分析：油井关井后，井口产液量为零，但是地层中的流体仍然向井底流动，从而使油套环空内泵的沉没度上升，由于沉没度的增加，井底压力逐渐增大，生产压差减小。因此，流入井筒的流量也逐渐减小，油套环空内沉没度恢复速度随时间的延长而逐渐变小。

现场试验实测数据：井a泵径38mm，冲程1m、冲速3min-1，正常生产时日产液1.6 t，日产油0.2 t，含水83.2%，流压0.7MPa，沉没度为25.38m，泵效32.4%。该井间抽时对动液面每30min进行一次监测，所得沉没度与时间关系曲线如图1所示。

关井特点：从图1可以看出，关井初期，地层出液速度较快，随着关井时间的延长，地层出液越来越慢。关井曲线是一条平滑、连续的曲线，在生产中未发现拐点，也不存在极值点，对该曲线进行拟合得到一条光滑的二次函数关系式，多项式系数与地层性质及流体参数有关。

1.2 开井时动液面变化规律

理论分析：油井经过长时间的关井后，油套环形空间内存在一定高度的液体，开井生产时，井口产液量由两部分组成：一是油套环空出液量，二是地层出液量。

现场试验实测数据见图2。

开井特点：从图2可以看出，开井初期，动液面下降较快，原因是抽油泵泵效较高，地层出液速度相对较小；随着时间的延长，井筒内压力逐渐降低，生产压差逐渐增大，使得地层出液量增加，井筒内液面下降变缓。

2 间抽对液量的影响

任何井在执行间抽时都会损失液量，停机时间越长，生产压差越低，地层出液速度越慢，对液量的影响越大。选取了不同产液区间的5口井，利用实测动液面随时间的变化曲线，计算出不同动液面变化区间的产液量。从表1可以看出，随着沉没度区间的增大，间抽井的产液量逐渐降低，当沉没度在50～250m时，间抽影响的液量在10%左右。

表1 不同沉没度变化区间产量下降比例

3 地面参数对间抽效率的影响

从启抽曲线上看，产量相近的井，在不同参数下生产，启停时间不同。那么油井在大小两种参数下间抽生产，哪一种状态效率更高呢？

在井b间抽试验时，通过在实测液面恢复曲线找点的方法，分别制定了大参数停八抽四和小参数停七抽五的间抽制度。安装了电表，比较连抽、大参数间抽、小参数间抽三种状态下的耗电量（表2）。

可以看出，大参数间抽与小参数连抽产量相差不大，而单耗却是小参数连抽的一半。大参数间抽与小参数间抽相比，大参数下间抽效率更高。

表2 不同参数下产液单耗对比

选取同井变化相同动液面时（动液面从800m下降到900m），观察不同地面参数下吨液耗电情况，也证明了大参数下间抽效率更高。表3为井c的试验数据。

表3 井c大小参数最优间抽对比

4 工作制度对间抽效率的影响

同一口油井，在不同的间抽制度下生产，其日耗电量与日产液量必然会有一定的差异。选取井d，分别采用停19 h抽5 h、停10 h抽2 h、停18 h抽6 h、停5 h抽1 h、停9 h抽3 h、停6 h抽2 h、停20 h抽4 h等7种间抽制度，对其电量及动液面进行录取分析，从而优选出合理的间抽制度。

从录取的电量及计算出的吨液耗电可以看出（表4）：

1）相同启抽时间内，多次启停产液量最高，吨液耗电最低；一次启停时，产量低，单耗高。

2）不同间抽制度的耗电量与启抽时间有关，启抽时间越长，耗电量越高。

表4 不同间抽制度下单耗对比

3）对于相同启抽时间，多次启停的间抽制度效益高。

5 间抽工作制度的优化方法

间抽井间抽制度的制定应考虑两方面因素：一是对液量的影响，二是节电量的多少。然而这二者是个矛盾体，单纯电量和液量是此消彼长的关系，然而我们间抽的目的是效益最大化，液量对效益的影响远远高于电量对效益的影响，因此在这里考虑液量重于电量。

5.1 停机工作时间的确定

5.1.1 理论分析

在稳定流动情况下，计算油井产液量为

式中：

Q——油井产量，t/d；

Pr——油层静压，MPa；

Pwf——井底流压，MPa；

J——单位生产压差下产油量，即采油指数。

5.1.2 实际曲线求解

在关井和启抽的过程中，可以用一个固定不变的沉没度来代替变化的沉没度。由于流压与沉没度成线性关系，所以沉没度变化值就反映了流压变化，且这个固定沉没度为始末沉没度和的一半，即

5.1.3 停机时间确定的步骤

◇求单井采油指数J；

◇根据J求出沉没度为中间沉没度下的单井产量Q中；

◇计算沉没度在h初至250m时井筒内液体质量G；

◇确定停机时间t，t=24G/Q中。

5.2 启机工作时间的确定

间抽井启机时，沉没度下降速度受两方面因素影响：一是油层供液能力，二是抽油泵的工作制度和泵效。地层出液能力，可以通过计算求得；抽油泵的泵效，受到参数匹配和沉没度变化的影响，各井间差异很大，难以确定，因而启抽时间也很难确定。通过我们对间抽井产液量的变化，结合功图分析及原泵效，我们对泵效的提高值做了规定：供液不足的井，泵效小于30%的，提高值为20%，大于30%的，提高值为15%；功图分析正常井泵效提高值为10%，通过泵效的提高值来计算启抽时间。

根据上述方法求得的间抽制度，不能直接应用于实际生产，需要对间抽制度进行人工取整，即间抽周期在24 h内运行是整数次，从而方便日常的生产管理。

表5 启、停机时间数据计算

用计算出的间抽制度与测试动液面找点法制订的间抽制度进行了对比，发现相差不大，但也存在一定的误差，对误差进行了如下分析：

1）采油指数存在一定误差。一是油井产量采用玻璃管量油，其误差值较大；二是地层静压有一定误差。在这里取的是相同井网邻井的地层静压，由于测试时间和测试的井位差异，存在一定误差。这两点误差造成采油指数不精确。

2）假设产量与沉没度成线性关系，但实际产量要比预测产量低，这就是大多数计算停机时间低于实际停机时间的原因。

3）由于单井的产液量、地面参数不同，把泵效按级别分类，存在一定的误差值。

6 间抽设计软件与控制器的研发

在油井间抽规律和间抽制度优化方法研究基础上，就可以开发指导间抽井抽油时间和关井时间的优化设计软件，实现了不用进行动液面测试就能对间抽井进行个性化设计。为使间抽制度有效地执行，我们自行研制了间抽控制器，实现了间抽设计智能化、间抽操作自动化、间抽运行高效化。通过对100口井进行间抽制度优化，与原间抽制度相比，平均单井少影响液量3.3 t，平均单井节电率提高11%，形成了影响液量减小、节约电量增加、可操作性较强的间抽管理模式（表6）。

表6 间抽井优化前后数据对比

7 结论

1）运用采液指数及泵效增量确定间抽工作制度的方法，实现了间抽制度个性化设计，提高了间抽效率，可以满足矿场生产要求。

2）为达到间抽井液量影响少、电量节约多的目标，应采取大参数运行且多次启停的间抽方式。

3）用软件优化间抽制度，并用控制器执行，形成了影响液量减小、节约电量增加、可操作性较强的间抽管理模式。

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