机采井参数优化提高系统效率技术

汇报人 :董顺永 中原油田分公司采油五厂 机采井参数优化提高系统效率技术 目 录 四 、 提高系统效率实施要求及挃标 一 、 胡庆油田系统效率状况 二 、 提高有杆泵抽油机井机采系统效率专利技术原理简介 三 、 操作流程 五 、 应用情况 六 、 认识及下步打算 一 、 胡庆油田系统效率状况 2001年底 ， 采油五厂抽油机井开井数为361口 ， 占油井总数的 93%， 通过对采油六队 、 十队抽油机井进行系统效率测试 ， 平均单井系统效率只有 现状调查 采油五厂抽油机井的系统效率与国际 、 国内水平相比均有较大的差距 ， 提高的潜力也较大 。 ）国际平均水平 国内平均水平 我厂平均水平系统效率现状调查目前状况及潜力分析 抽油机井数 385口 占总井数百分数 04h 年耗电 1、 抽油机井能耗状况 2、 潜力分析 系统效率 系统效率 h 04 h 全厂年节电 +1个百分点 二、 提高有杆泵抽油机井机采系统效率专利技术原理简介 （ 一 ） 新建立了计算输入功率的理论体系 1、 通过开展地面抽油机损失功率的影响因素分析及其函数关系的研究，建立了抽油机地面损失功率同井下负荷、光杆平均功率、抽油杆运行速度的函数关系式。 面损失功率 机空载功率 光杆在上冲程中的平均载荷 光杆在下冲程中的平均载荷 地面损失功率同光杆在上、下冲程中 的平均载荷的相关系数 S：冲程 n：冲次 =(2 s k 1 +(k+ k 2 d+( s n k 1 +( s n k 2 二、 提高有杆泵抽油机井机采系统效率专利技术原理简介 2、 通过开展粘滞损失功率的影响因素分析及其函数关系的研究，确定了油管中液体因与油管、油杆发生磨擦而产生的粘滞损失功率同杆速、管径、杆径、泵挂、原油粘度的函数关系式。 3 m 2 4 0 0S 2 n 2（ m 2 +1 ） l n m - （ m 2 u i l i m: 管径杆径比 3、 通过开展滑动损失功率的影响因素分析及其函数关系的研究，确定了滑动损失功率同杆速、单位长度杆重、井筒轨迹水平投影长度间的函数关系式。 fkSn 与管的摩擦系数 单位长度杆柱重量 抽油杆在斜井段的水平投影长度 二、 提高有杆泵抽油机井机采系统效率专利技术原理简介 4、 通过开展溶解气膨胀功率的影响因素分析及其函数关系的研究，确定了膨胀功率同日产油量、饱和压力、井口压力、沉没压力、溶解系数的函数关系式。 二、 提高有杆泵抽油机井机采系统效率专利技术原理简介 确定了其函数关系式： A ：当 井口 时 B：当 井口 0 C：当 D：当 井口 ， 0 110110井口膨10110井口沉沉膨、 通过开展井口油温的影响因素分析及其函数关系的研究，确定了井口油温同油层温度、地表温度、产液量、含水率、动液面、含气原油的膨胀功率的函数关系式。 +动 +=（ Q当 液 +6、 通过开展某段油管长度与该段油管中液体平均粘度乘积同其影响因素的函数关系的研究 ， 确定了该段油管长度与该段油管中液体平均粘度乘积同油层温度 、 井口温度 、 原油析蜡温度 、 产液量 、 含水率 、 50 脱气原油粘度的函数关系式 。 （ + +（ +C 7、 给出了输入功率 、 机采系统效率同各功率的关系 = （ 地 + (二 ） 以新的输入功率计算理论为基础 ， 发明了以能耗最低或以机采成本最低为原则的机采参数设计方法 。 1、设计条件 （已知参数 ) (1)产液量 (2)含水率 (3)动液面 (4)油层中深 (5)原油密度 (6)油气比 (7)饱和压力 (8)溶解系数 (9)油层温度 (10)析蜡温度 （ 11) 地表温度 (12) 50 脱气原油粘度 (13)地层原油粘度 (14)各段斜井深 （ 15）各段井斜闭合位移（ 16）各段垂直井深 2、设计参数 (求解参数） (1)抽油机机型 (2)电机机型 (3)管径 (4)泵挂 (5)泵径 (6)杆柱钢级 (7)杆柱组合 (8)冲程 (9)冲次 3、设计步骤 (求解过程 ) 将管径分别 按内径大小依次排序；将杆柱钢级分别按强度大小依次排序；将泵径按尺寸大小依次排序；将泵挂从动液面始，按某一步长（如 10米）依次加深排序直到沉没压力等于饱和压力为止（如遇流压低于饱和压力之情形，则泵挂深度直至油层顶部为止）。 各种管径、各种杆柱钢级、各种泵径、各种泵挂（对应科学的杆柱组合）、各种冲程、各种冲次一一组合，每一种组合对应着一种机采系统效率，即对应着一种能量消耗和一种管、杆、泵的投入与年度损耗。 根据 算出每一种组合相应的年度机械耗电费用；根据各种管柱、各种杆柱、各种泵的价格，计算出每一种组合相应的年度机械损耗值，幵考虑一次性投资的年利息。合计出每一种机采参数组合所对应的机采年耗成本。 以能耗最低者或以年耗成本最低者为所选择的机采参数（管径、管长、杆柱钢级、泵径、泵挂深度、杆柱组合、冲程、冲次） 三 、 操作流程 （一）优化前数据采集 1、 地质及生产动态资料 （ 1） 地质及原油物性资料： 油层中深 、 油层温度 、 地表温度 、 原油密度 、 气油比 、 饱和压力 、溶解系数 、 析蜡温度 、 50 脱气原油粘度 、 地层原油粘度 。 （ 2） 油井井斜资料：各段斜井深 、 各段井斜位移 、 各段垂直井深 。 （ 3）单井一年内各月度生产参数：液、油含水、动液面、油压、套压。 2、 抽油井设备参数资料 抽油机机型 、 冲程孔组合 、 抽油机大轮槽型 、 槽数 、电机机型 、 电机功率 、 电机转数 、 电机皮带轮直径 、冲程 、 冲次 、 泵挂深度 、 泵径 、 油管直径 、 杆组合 、杆柱钢级 。 3、 现场测试资料 由工艺所 、 采油矿 、 电讯站及服务单位共同对电机输入功率 、 抽油井的示功图 、 液面 、 产量资料进行测试录取 。 （一）优化前数据采集 根据采油厂提出的产液量要求及其它要求（ 如由于特殊井筒条件确定的特殊泵挂等 ） ，利用相应的软件进行参数优化 。 给出优化后参数幵给出改造方案 （ 如电机改造 ） 。 确定的优化参数共 12项 ， 包括： 抽油机机型 、 电机型号 、 油管内径 、 抽油杆钢级 、 泵径 、 泵挂 、 冲程 、 冲次 、 杆柱组合 、 输入功率 、 系统效率 、 产液量 。 （二）利用相应软件确定优化参数 按照给定的参数 ， 调整冲次 、 泵深 、 调整电机等逐项进行实施 （三）进行实施 实施后 ， 由采油院 、 采油五厂科技科 、 电讯站 、 工艺所及服务单位共同对实施井进行测试 ， 确定措施后系统效率 。 （四）实施后系统效率确定 （ 一 ） 优化基础及设计费用 1、 以采油厂现有条件为基础 （ 如抽油机 、 抽油杆 、管 、 泵等 ） 进行优化； 2、 每口井优化设计费用为： （ 二 ） 要求达到的挃标 1、 单井系统效率提高 8%以上 ， 平均系统效率提高10%以上； 2、 优化设计后产液量保持稳定 。 四 、 实施要求及挃标 五 、 应用情况 2002年以来在胡状油田应用 “ 有杆泵机械采油参数优化技术 ” 进行了先导试验 33口井 。 达到挃标要求 31口井 ， 措施有效率 具体情况 工作制度 产状 动液面 (m) 沉没度（ m） 泵效（ %） 泵径 (冲程 (m) 冲次 (泵深 (m) 液 (t) 油 (t) 含水(%) 前 746 413 333 771 527 244 25 +114 化特征： 泵径变大 、 冲次变低 、 泵挂加深 、动液面下降 、 沉没度减小 、 泵效提高 。 （ 一 ） 机采挃标变化及特点 1、 单井输入功率前后对比 (二 )实施效果 051015202519195747化前 优化后2、 单井系统效率前后对比 01020304050607019195747）优化前 w) 系统效率(%)措施前 措施后3、 平均输入功率 、 系统效率对比： 、 节电情况： 平均单井节电 104 104kWh 1、 既达到提液目的 ， 又取得节能效果 12 （ 三 ） 典型井例： 2002年 8月结合检泵进行参数优化 。 根据优化结果 ， 70 1100m）下深达到 1300m。 12工作制度 产状 动液面 (m) 泵径 (冲程 (m) 冲次 (泵深 (m) 液 (t) 油 (t) 含水(%) 实施前 50 1700 6 660 实施后 70 300 84 5 849 +20 0 +400 +1 +189 12 入 功 率 统 效 率 工作制度 产状 动液面 (m) 泵径 (冲程 (m) 冲次 (泵深 (m) 液 (t) 油 (t) 含水(%) 实施前 38 3 896 8 1554 实施后 38 3 3 2016 7 0 1796 0 0 120 +7 +242 2、 低能井优化实现节能 措施前后产状对比 入 功 率 统 效 率 1、投入：（结合检泵实施，不考虑作业费用） 设计费用：每口井设计费用 元 ， 1= 电机改造费用：每台电机改造费用为 15口井进行了电机改造 ， 合计 15台 =6万元 。 （ 四 ） 经济效益及社会效益分析 以上合计 2、 产出： 平均单井年节电 04kWh， 累计年节电 04 年可产出 3、 年经济效益： 4、 投入产出比： 1： （ 二 ） 经济效益及社会效益分析 由于该技术的设计特点是以增大泵径降低冲次为原则的 ， 与 “ 长冲程 、 慢冲次 ”的防偏磨原则相符 ， 所以有利于延长检泵周期 ， 幵可减少抽油设备损耗 ， 社会效益明显 。 （ 二 ） 经济效益及社会效益分析 1、 该提高系统效率技术的设计思想打破了传统的思维定式 ， 考虑影响因素准确 、 全面 ， 设计结果与实测结果非常接近 。 平均输入功率设计结果为 实测结果为 误差仅有 平均系统效率设计结果为 ， 实测结果为 误差仅有 六 、 认识及下步打算 输入功率设计值与实测值对比： 051015202519195747）设计值 实测值系统效率设计值与实测值对比： 010203