不停机间抽装置间抽周期及抽吸参数的确定

蒋媛媛 孙向辉（大庆油田有限责任公司第三采油厂）

随着油田开发的不断深入，萨北开发区部分油井供采关系发生变化，导致部分供液不足井改为间抽生产。间抽生产需要人工启停，工作量大、间抽制度执行不到位，且液面波动幅度较大，油井无法保持合理流压生产，因此引进了不停机间抽控制箱。该装置通过变频技术，能够控制抽油机曲柄以整周运动与小幅摆动相结合的方式运转，整周运行抽油泵出液，小幅摆动时抽油杆在摆动幅度在其弹性形变范围内，抽油机井停泵不停机[1-3]。

1 间抽周期的确定

1.1 技术思路

抽油机不停机间抽装置现场试验首先需要用Vogel 方程计算最大产量，然后选取最接近最大产量所对应的动液面为最佳动液面，调整不停机间抽装置的运摆周期与抽吸参数，保证油井以最接近最佳动液面的工作制度生产，且以能耗为评价原则，进而确定不停机间抽装置的最佳工作制度[4-7】。

Vogel方程：

式中：qo为油井产量，t；qomax为油井最大产量，t；pwf为井底流压，MPa；pr为油藏压力，MPa。

已知油藏压力、和一个测试点井底流压、油井产量，就可以计算出油井最大产量，当油井的产量接近油井最大产量时所对应该井的最佳流压[8-10]。

然后根据公式计算出该井的最佳动液面：

式中：hd为油井动液面，m；ho为油井中深，m；pt为套管压力，MPa；ρh为混合液密度，t/m3。

1.2 现场试验

1.2.1 最佳动液面的计算

井1，该井的油藏压力为4.81 MPa，油井产量为6.5 t，井底流压为2.61 MPa，混合液密度为0.993 g/cm，套管压力为0.46 MPa ，油井中深为784.77 m。通过公式，最终计算得出该井的油井最大产量为9.39 t。

当油井产量接近油井最大产量时的流压为最佳流压，根据该井近一年的生产情况，最接近最大产量为7.3 t，最佳流压为2.34 MPa，通过计算最佳动液面为784.58 m。

1.2.2 最佳液面的验证

调整井1的生产制度，使该井的液面接近最佳液面，测试不同液面状态下的能耗参数。生产数据见表1。

在调整动液面的同时监测井1的示功图，动液面722 m时出现气影响，所以未对该井的液面进行进一步下调。井液面772 m示功图见图1。

从该井的测试数据可以看出随着液面的加深，能耗逐渐增加，产液量变化不大，系统效率逐渐下降，所以该井的最佳液面应为662 m，沉没度240.6 m，通过最佳液面应对计算值加以修正。

表1 井1不同液面状态下测试效果

图1 井1液面722 m示功图

1.2.3 不同周期长度的能耗对比

根据现场测试数据，截取运到摆状态切时间段的有功功率，根据有功功率绘制曲线。从曲线可以看出电动机在运行状态功率基本稳定在4 kW，切换到摆动装态后基本为0 kW，切换过程功率没有出现突然增大的情况，说明不存在冲击载荷。井1运-停功率曲线功率曲线见图2。

图2 井1运-停功率曲线

在保持该井液面680 m 左右的情况下调整不停井间抽的周期，周期长度分别是运10 min 摆20 min、运20 min 摆40 min、运30 min 摆60 min，测试三种间抽周期下的能耗、产量数据。井1不同周期长度下测试效果见表2。

表2 井1不同周期长度下测试效果

从测试数据可以看出，随着间抽周期时间长度的延长，能耗和产量值变化不大，系统效率的变化幅度也不大，但是随着间抽长度的延长，抽油机井的运摆之间的液面波动幅度逐渐变大，不利于油井生产。此外，冬季天气寒冷，停井时间过长，容易导致冻井，所以建议采用较短的间抽周期。

1.2.4 不同参数下周期摸索

由于油井的地层条件不同，每口井的供采关系也不同，因此安装不停井间抽装置的抽油机井需要逐一摸索间抽周期。间抽周期的摸索需要借助低压测试的方法，跟踪该井的动液面，根据单井液面恢复速度和抽汲速度制定间抽周期。

井1 在冲程2.1 m，冲速3.6 min-1时液面恢复速度为1.55 m/min，液面抽汲速度为3.11 m/min，抽汲速度和恢复速度之比约为2∶1，所以停抽时间与抽汲时间之比为2∶1，因此制定该井的间抽周期为运10 min，摆20 min，一天共抽汲8 h。冲程2.1 m，冲速6 min-1时液面恢复速度为1.56 m/min，液面抽汲速度为6.25 m/min，抽汲速度和恢复速度之比约为4∶1，所以停抽时间与抽汲时间之比为4∶1，因此制定该井的间抽周期为运6 min，摆24 min，一天共抽汲4.8 h。其它参数下也依照上述方法，测试单位时间的抽汲速度和液面恢复速度，然后根据速度比设计工作制度。不同参数对应的工作制度见表3。

表3 不同参数下工作制度

2 产量计量及最优抽吸参数

由于不停井间抽装置普遍用于供液不足的井，间抽周期内运行时间较短，量油困难，所以针对这部分井需要借用相邻井产量来完成量油。井1 量油，计量间首先倒流程，当抽油机启抽时，同时量该井和相邻井的产量1，然后再单独量相邻井的产量2，用产量1减去产量2得到产量3，最后根据该井一天的启抽时间将产量3 进行折算，便得到井1的日产液量。井1现场量油见图3。

图3 井1现场量油

井1 井调整该井的冲程、冲速，在冲程2.1 m，冲速分别为3.6 min-1、6 min-1的情况下，调整其间抽周期，使其动液面维持在660 m 左右，测试不同间抽周期的能耗数据。不停井间抽装置不同参数下能耗数据见表4。

表4 不停井间抽装置不同参数下能耗数据

从能耗数据可以看出，随着参数的增加，平均单井日耗电逐渐减少、吨液百米耗电逐渐降低，所以安装不停井间抽装置的井采用较大的生产参数节能效果较好。

3 现场应用效果

2018 年底在10 口井上开展试验，试验前10 口井执行人工间歇采油，平均单井日开井6.91 h，吨液百米耗电0.62 kWh；试验后平均单井日开井4.98 h，吨液百米耗电0.54 kWh，日产液保持稳定，与间抽生产相比节电率达到6.46%，平均单井年节电1.93×104kWh，与连续生产相比节电率72.68%，与连续生产相比节电率72.68%，平均单井年节电3.44×104kWh。节能效果见表5。

4 结论及认识

1）安装不停机间抽装置与间抽生产相比节电率达到6.46%，平均单井年节电1.93×104kWh，与连续生产相比节电率72.68%，平均单井年节电3.44×104kWh。

2）安装不停井间抽装置的抽油机井，在每天运行时间确定的前提下，长间抽周期和短间抽周期节能效果基本相同，但采用短周期的井动液面波动幅度较小，且停井时间较短，不易冻井，利于油井生产及现场管理。

3）不停井间抽装置间抽周期的摸索，需要测量一定参数下单位时间的液面抽汲速度和液面恢复速度，然后根据抽汲和恢复速度计算该井的启停比，进而确定间抽周期。

4）不停井间抽装置采用大抽汲参数与“少转多摆”的间抽周期组合节能效果较好，所以安装不停井间抽装置的抽油机井应在间抽周期能够维持最佳液面的前提下，尽量放大抽汲参数。

表5 不停井间抽装置平均效果