提高低渗油田机采系统效率的措施与对策分析.doc

提高低渗油田机采系统效率的措施与对策分析362007年6月试采技术WELLTESTINGANDPRODUCT10NIECHN0L0GYVo1.28No.2提高低渗油田机采系统效率的措施与对策分析李兴张向阳康成瑞(江苏油田分公司试采一厂注采工艺所)摘要通过对江苏油田x厂低渗油田油井机采系统效率的跟踪测试和对比分析,从低渗油藏地质特征,低渗油田油井生产特点入手,围绕油层一井筒一抽油设备所组成的机采系统进行分析,找出低渗油田油井机采系统效率的影响因素,并开展相关的技术研究工作,取得了较好的效果,全厂低渗油田机采系统效率逐年提高.关键词低渗透油田机械采油系统效率影响因素对策江苏油田X厂目前投入开发的17个油田中,类低渗储量3542104t,占全厂探明储量的33.67%,低渗单元共有28个,共有油井168口,单井平均日产液5.64t,日产油3.39t,含水39.84%,平均泵效仅为20.1%.对于低渗油田的开发,目前采用的主要举升方式是有杆泵采油,由于低渗油藏地层物性差,渗透率低,油井泵挂深,液量低等不利因素的影响,低渗油田机采系统效率仍处于一个较低水平,并影响到低渗油田整体的开发效益.通过对测试资料统计,对比分析,找到了影响机采系统效率的主要因素,并采取有针对性的措施,取得了较好的效果.1机采系统效率影响因素分析根据机采系统工作的特点,可将其以光杆悬绳器为界分为两部分,系统效率为这两部分的乘积,即地面效率和井下效率.11系统=11地面xq井下从测试统计资料看,低渗油井机采系统中,地面效率一般在50%-60%左右,与中高渗区块油井相比,并不处于很低的水平,但仍有潜力可挖;而低渗油井井下效率水平却很低,测试统计的平均水平只有27.o4%,与中高渗区块油井相差较大,如陈2,陈3高渗区块油井井下效率在60-70%.因此,井下效率低是低渗油井机采系统效率低的主要原因.为了进一步研究低渗油井机采系统效率的影响因素,可将以上两部分效率进一步分解研究.1.1井下效率影响因素分析井下举升效率的计算公式为川:井下效率=式中p油井液量,m/d;有效扬程,m;p混合液密度,kg/m;示功图面积,mm;.s厂减程比,m/mm;一力比,kN/mm;n冲次,min从公式中可以看出,油井液量,动液面,示功图面积(悬点载荷,冲程),冲次是影响井下举升效率的主要因素,而它们本身也是各种因素影响的综合指标,且相互之间也存在相关性.因此,针对低渗油井特点,提高其机采系统井下效率的潜力在于:一方面加强低渗油藏研究工作,运用低渗油田增效开采工艺手段如油层改造技术,注水配套技术,三次采油技术等,改善低渗油层供液能力,提高油井产液量和产油量,从而提高油井的有效功率;另一方面通过深抽工艺及其配套技术的优化及应用,减少井下无功消耗,提高低渗油井井下举升效率.1.2地面因素分析机采井地面效率主要由三部分组成,即电机效率,皮带传动效率,减速箱和四连杆机构效率.在地面总功耗中,电机的功耗最大,占地面总功耗的50%以上,皮带传动功耗次之,减速箱和四连杆机作者简介:李兴(1974一),工程师,1996年毕业于西安石油学院石油工程专业.在江苏油田试采一厂注采工艺研究所从事采油技术管理和研究工作.地址:(225265)江苏省江都市.2007年6月李兴张向阳康成瑞:提高低渗油田机采系统效率的措施与对策分析37构功耗最小2l.且后三者主要与日常管理关系较大,可以通过管理手段使其达到最好的运行状态,将功耗降低到最低程度,在此不作深入的分析.因此,地面部分的薄弱环节是电机效率,电机的匹配程度直接关系到地面效率的高低.目前,从试采一厂机采井电机匹配的情况看,普遍存在的问题是匹配程度不高,特别是在低渗油井,仍然大量使用普通异步电机,结果:电机负荷率低:普通异步电机装机容量大,当电动机启动后,绝大多数电动机都是在定速拖动方式或轻重负荷变化拖动方式下运行.这种高低功率的不平衡匹配,使电动机长时间处于轻载和定速运行的低效利用状态,平均电动机负荷率只有30%,电机效率低.普通电机功率因数低:由于抽油机负荷变化较大,电机负载率低,再加之无功率因素补偿装置,因此低渗区块的抽油机电机平均功率因数普遍很低.过低的功率因数使电机无功损耗和输电线路损耗大大增加.因此,通过电机的匹配和优选工作来提高整个低渗油井系统效率是很有潜力可挖的.2提高机采系统效率的对策2.1地面部分2.1.1应用高效节能电机针对普通异步电机在低渗油井使用中存在的缺点,我们在电机的匹配和优选上,深入研究油藏特征,充分考虑油井油层物性,渗透率,泵挂,液面,液量等因素,提高电机与井下交变载荷的匹配程度,提高电机的负荷率,选用了功率匹配的高效节能电机稀土永磁同步电机.稀土永磁同步电机在效率和功率因数上都优于一般普通异步电机,其特点是永磁电机转子采用永磁材料,转子转速与定子旋转磁场完全同步,即转差率S=O,无转差损耗,而且转子不需要外加励磁电源,无励磁损耗,即无功功率低.功率因数和效率基本不随负载变化,因此功率因数,效率都高,启动力矩大,降低电机容量,达到节电目的.2.1.2应用电机无功补偿技术电机在消耗有用功的同时,也在消耗无用功,所以电网输送的有功电流和无功电流都会在线路中产生损耗,即线损.线损正比于电流的平方,减少无功电流的线损就能节能.电机线圈在工作时需要滞后的无功电流进行激磁,这是功率因数低的一个重要原因.而电容器的无功电流是超前的,无功补偿就是利用电容器向线圈提供超前的无功电流,来抵消无功电流分量的大小,从而提高功率因数.2.2井下部分从上面对低渗油田油井生产特点的分析可知,提高井下举升效率的关键在于:一是低渗低产油井深抽设计的优化,即根据油井地层特征,进行油井管杆泵组合和生产参数优化设计,充分发挥油井生产能力,有效地减少井下无功损耗,从而提高举升效率;二是加强低渗油藏的研究,应用工艺技术改造油层,改善油井供液能力,提高产液量,从根本上提高有效功率.2.2.1深抽工艺优化设计(1)优化抽油管杆组合传统的经验设计方法盲目提高安全系数,抽油杆强度利用率只有6070%左右,造成井下负荷重,不利于机采效率的提高;另一方面,安全系数过低,如果照搬传统的一维设计方法,井下故障多,油井生产周期短,生产成本高.因此,必须运用新的思路和方法三维管杆设计与分析方法,从根本上提高管杆的可靠性和井下举升效率.(2)应用(/)32mm小直径泵随着低渗油田的大规模开发,(/)38mm,344mm及以上抽油泵在下人深度方面受油井液面和管杆强度等方面的限制,不能满足低渗油田经济高效开发要求,(/)32mm小直径泵的应用大大的提高机采井深抽能力.现场应用表明,油井下泵深度的增加,生产潜力的充分发挥,大幅度地提高了油井有效功率,有效的提高低渗油井井下效率.(3)其它深抽配套工艺的应用增抽扶正器的研究与应用,减少冲程损失,提高泵效,防止偏磨.高强度抽油杆(H,Hv级)的应用,提高了深抽能力.推广应用新型二合一液力锚,可实现油管自由锚定,改善了管,杆,泵工况,提高了泵效.2.2.2增产工艺技术的应用通过技术手段,如油层改造技术,注水配套技术,三次采油技术等,改善低渗油藏的供液能力,提高油井产液量和产油量,从而提高油井的有效功率,最终达到增油和提高机采系统效率的双重目的.3应用实例3.1地面设备优化3.1.1应用永磁电机38试采技术Vo1.28No.2使用永磁电机与普遍双速电机测试对比数据见表1.表1永磁电机与双速电机测试对比数据从表1看出,永磁电机无功损耗远远低于普遍双速电机,功率因素大幅度提高,节电效果十分明显,适合在低渗区块油井上使用.目前全厂已有120多口油井使用高效永磁电机,电机平均功率因素达0.9.3.1.2应用电机功率补偿器表2列出了两口井电机功率补偿器投用前后测试对比数据.补偿后,电机无功功率大幅下降,功率因素得到提高,综合节电率分别为7.2%和25.9%表2功率补偿测试数据对比3.2深抽工艺优化3.2.1富109井深抽工艺根据该井生产情况和地层特征,在深抽工艺上进行了优化:一是采用qb32mm泵替换原qb38mm泵,并且泵深加深到2000m;二是优化深抽管杆组合.优化后该井液量由3.9t提高到7.5t,日增油2.2t,泵效由19.7%大幅度提高到60.1%.深抽工艺应用前后的生产数据对比见表3.优化前优化后泵效(%)19.760.13.2.2瓦X2井深抽工艺一是将38mm更换为32mm泵,泵深由1800m加深到2100m;二是对该井管杆组合进行优化设计;三是根据设计结果,对地面生产参数进行优化,将冲次由5.9次/分调整为4.3次/分.使瓦X2井抽油泵的工况得到了改善,液量由6.4t提高到9.5t,日增油3.1t,油井井下举升效率由27.22%提高到51.78%,该井机采效率由17.06%提高到28.71%.3.3工艺技术的应用沙202l,瓦212井压裂前后机采效率数据见表4表4沙2021,瓦212井压裂前后机采效率数据从表4可看出,压裂后油井液量大幅度上升,油井有效功率也成倍增加f无功功率也相应增加,增加幅度小1,因此油井井下举升效率大大提高,这两口井分别提高了33.92%,40.27%.从整体上看,机采系统效率提高了l3%.4认识与结论(1)低渗油田地层物性差,渗透率低,油井泵挂深,液量低,泵效低,是制约系统效率提高的根本因素.通过地面电机匹配,深抽工艺技术优化及压裂等增产措施的应用,使这类油井机采系统效率提高了l0l3%,取得明显的效果.(2)对低渗油田应进一步加大机采系统效率测试监测力度,及时,准确地了解低渗油井机采状况