油井一体化提液降耗技术在油田生产中的应用

杨帆（大庆油田有限责任公司第三采油厂）

石油开发企业作为产能大户，同时也是耗能大户，特别是采油提液系统用电占到油田生产电量的一半以上[1]。多年来，一方面由于受油藏类型、开发阶段、配套能力等因素的影响，油田各开发单位的合理提液能耗客观上是不一样的，而传统的以机采系统效率和百米吨液耗电为主要指标的考核评价，又反映不出其真实能耗水平和管理水平的高低，如何挖掘油田提液系统降低电耗的潜力，推广应用油井人工举升工艺新技术和节能降耗新技术，降低油气开采成本，已成为各油田开发企业重要的研究课题[2-3]。另一方面，面对低油价新常态以及油田节能减排工作的需要，油田开发企业从系统优化调整高度出发，以注采结构一体化调整为原则，提出实施注采开发单元一体化调整优化节能项目，通过限提并举调整单元产液结构，限制无效产液、提升有效产液，达到控水稳油，减缓递减的目的，配套更新地面拖动电动机设备，以达到节能降耗和提质增效的目的[4-5]。为此，调查研究的基础上，提出了《油井一体化提液降耗技术在油田生产中的应用》这一研究应用型攻关课题，并取得良好的实施应用效果。

1 油井一体化提液降耗技术

油井一体化提液降耗技术是指以“降耗率”为核心指标的提液系统能耗潜力评价及一体化优化技术，通过建立能耗模型，计算每口井当前能耗及预测同油藏条件、同产量下的最佳能耗，进而对油井生产参数、杆管泵、沉没度等进行优化匹配改造，优化油井提液举升工艺技术，实现机采系统节能降耗。近年来，随着油田提液量规模的不断扩大，加之绿色低碳战略的实施，降低用电能耗就显得尤为迫切。通过推广应用系统节能降耗节电技术，改变了传统靠投入新设备来节电的做法，利用躺井维护作业时机，按照“井筒、地面一体化优化，有节能潜力有投入效益”的治理原则，对提液系统进行整体优化设计和技术改造，从而达到油井提液系统整体优化节能降耗效果。

通过应用油井一体化提液降耗技术，实现油田开发一体化整体优化，从开发源头限制了无效低效液量，增加了高效有效液量，提高了系统能效，彰显了顶层设计与统筹治理的完美结合。该技术的优点在于它通过油藏、井筒、地面设施一体化整体优化，完全突破了传统“单体改造、瓶颈治理”节能模式，为油田乃至全国高含水油田开发创出一条节能降碳的新路子，形成了一套标准化、示范化、可复制的老油田节能高效开发新模式。

2 一体化提液降耗技术的应用

围绕老油田开发单元整体稳油、控液、提质、增效工作，充分利用油井一体化提液降耗技术，2018年对胜利油田某开发区块实施水驱开发单元优化调整措施，实现节能降耗提效增效。采用的具体措施有：

1）油水井一体化优化调整措施。设计油井措施工作量19 口，共减少液量360 t/d，增加油量4.1 t/d。其中高含水无效益油井限液11 口，减少液量470 t/d，影响油量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。优化调整注水井生产工艺15 口，共减少注水330m3/d。其中水井防砂2口，换管柱3口，增加注水370m3/d；优化调配注水井10口，减少注水井注水600m3/d。

2）优化配套地面设备措施。该开发区块油井利用合同能源管理办法，对在用Y 系列电动机55 台，全部更新为高效节能开关磁阻电动机。其中22 kW 电动机12 台，30 kW 电动机31 台，37 kW电动机11台。油井生产参数调整后，其中原55 kW电动机5 台，更新为效节能开关磁阻电动机后降低功率至37 kW。对抽油机平衡度不合格井进行有效治理，利用功率法对不合格平衡度的抽油机进行调整平衡度[6-7]。通过优化调整抽油机平衡度，实现20 口不合格平衡度油井的治理。

3）优化电热杆生产工艺措施。电热杆泵抽采油是利用电热杆内的电缆，通电后发热，传热给电热杆本体，加热油管内的液体，降低稠油黏度，达到降低稠油在井筒内流动阻力的目的[8-9]。从现场应用来看，电热杆泵抽采油是目前最有效的的井筒举升工艺，它能有效地补偿稠油在井筒举升过程中的热损失，保持了稠油的流动性。但电热杆耗电量，生产成本高，且电热杆连接处必须干燥无水，控制和优化电加热井生产工艺，既然能满足生产需求，又能实现节电降耗。采取的工艺优化措施是：一是实行电加热井动态管理。对注汽后稠油井不见油不能开电加热，见油后方可根据原油含水情况和工作环境温度变化及时调整电加热频率，降低加热功耗；当油井含水上升达到85%以上时应逐步降低加热频率直至停止电加热；对供液不足井产油量较低的油井应及时转周注汽。二是应用油井降黏新技术，利用高效降黏剂降低电热杆单耗，降低电加热井加热功率，甚至停止电加热。如孤东油田某稠油区块12 口电加热井，采取停电加热生产工艺，改用每口油井平均每天加分散解阻剂25 kg，连续加药49 天后，实现在不开电加热及不加药剂的情况下，不仅油井能维持正常生产，而且实现增油节电的效果。

3 实施效果

1）优化合理调整开发区块的注采结构，实现了注采平衡，降低减缓单元自然递减。通过实施限液提液措施并举，根据区块生产实际合理调整注采结构，可实现控水稳油，有效限制无效产液、提升有效产液，提高单元开发水平。年自然递减由29.1%下降到12.8%，下降16.3%。

某区块开发单元产液结构调整方案前后指标对比见表1。从表1 中可以看出，目前单元日产油水平119.9 t，完成方案设计日产油水平（120.2 t），含水保持稳定，单元自然递减率下降16.3%，比方案设计低1.5%，保证了单元转水驱以来产量的稳定运行，实现日增油3.8 t。

表1 某区块开发单元产液结构调整方案前后指标对比

2）优化油井生产参数，能有效提高系统效率，降低提液能耗。实施措施前，该区块有20 油井系统效率不达标和20 口抽油机平衡度不合格。通过综合治理，以单井工况分析为基础，对工况供液不足按照“稳油、控液、提效”三原则，以能耗最低潜力评价优化设计为方法优化油井生产参数，在基本保持液量稳定前提下，减少了无效排量，降低耗电。有19 口井转入系统效率达标区，有效提高能源利用率，降低提液能耗。抽油机平衡度合格率达到100%。

措施前后能效指标对比见表2。从表2 中可以看出措施实施后，单元机采系统平均平均系统效率由31.60%提高至36.20%，提高4.6%；注水单耗由5.20 kWh/m3降低至4.92 kWh/m3，下降了0.28 kWh/m3。

表2 措施前后能效指标对比

同时，做好日常维护，密切跟踪油井工况变化，及时优化调整配套电动机等设备。应用高效节能开关磁阻电动机前后节能效果前后对比情况见表3。

从表3 中可以看出，应用高效节能开关磁阻电动机后，平均单井日节电量达到86 kWh，55 台高效节能开关磁阻电动机实现年节电172.645×104kWh，平均功率因数提高了0.332，平均系统效率提高了2.38%，平均有功功率下降了3.57 kWh，收到了良好的节能降耗效果。

表3 高效节能开关磁阻电动机前后节能效果前后对比情况

3）优化电热杆生产工艺措施，节电效果显著。12 口电加热井优化措施前后节电效果统计见表4。

从表4 可以看出优化电热杆生产工艺措施后，12 口电加热井日节电达8 223 kWh，其含水量、日产液量和日产油量略有上升，实现年节电达到300.139 5×104kWh，其节电效果提升显著。

表4 12口电加热井优化措施前后节电效果统计

4）一体化提液降耗技术，能有效保持油井高效运行。根据注采对应变化，供液能力、开发动态变化及时调整运行参数，连续跟踪管理指标的变化。对分析为地层供液不足导致泵效低的油井，坚持“合理参数”生产的原则，优化降低参数，保持注采平衡，供排协调，有效的减轻设备负荷，降低用电成本，提高泵效，优化工况，能有效保持油井高效运行[10-11]。

4 综合效益评价

4.1 项目投入

8 口油井防砂作业费用310.9 万元，水井防砂2 口费用35.1 万元，换管柱3 口作业费用24.8 万元，12 口电加热井加注分散解阻剂14 t，费用52 万元，合计总投入费用422.8万元。

4.2 产出效益

据统计，该项目年累增油量达到1 460 t，限液13.14 ×104t，节约注水量21.9×104t。增油效益，按每吨油价格2 000 元计算，则全年增油效益为292 万元。节电效益，年节约注水量21.9×104t，实现年注水节电107.75×104kWh；年限液量达13.14 ×104t，实现提液节电63.62×104kWh；应用55 台高效开关磁阻电动机， 实现年节电172.645 ×104kWh；优化电热杆生产工艺措施，实现年节电300.139 5×104kWh。四项合计，项目年节电量达644.154 5×104kWh。

若电价1 kWh 按0.632 元计算，则产生年节电效益为407.105 6万元。两项效益合计，则产出年总效益可达699.105 6 万元。项目投资回收期为：0.66年。

5 结束语

实践证明，油井一体化提液降耗技术是一种集成化一体化降耗技术，老油田后续水驱阶段开发单元面临着高含水井比例大、平面注采不均衡、生产参数不合理及地面电动机配套设备能耗高和单元产量自然递减率大等问题，通过实施油水井一体化优化调整措施，化降低参数，保持注采平衡，供排协调，有效的减轻设备负荷，降低用电成本，提高泵效，优化工况，采取限提并举，合理调整注采结构，能有效减缓单元自然递减，可实现控水稳油，有效限制无效产液、提升有效产液，提高单元开发水平，能有效保持油井高效运行；通过优化配套地面设备措施和油井生产参数，能有效提高系统效率，有效提高能源利用率，降低提液能耗；通过实施优化电热杆生产工艺措施，强化电加热井动态管理，实现增油节电效果。同时，积极完善相关配套油井管理制度，修订完善油井管理奖惩制度实施办法，对实施效果进行跟踪评价和考核，激励油田各开发单位推广应用油井一体化提液系统节能降耗技术，降低油田生产的耗电量，收到更好的节能降耗效果。