綜合節(jié)能技術(shù)在油井生產(chǎn)中的研究和應(yīng)用

word文檔可自由復(fù)制編輯綜合節(jié)能技術(shù)在油井生產(chǎn)中的研究和應(yīng)用摘要油井在生產(chǎn)過程中消耗大量的電能，而目前機(jī)采系統(tǒng)效率只有20％左右，所以提升機(jī)采井的系統(tǒng)效率是油田實(shí)施低成本開發(fā)戰(zhàn)略重要組成部分。本文通過大量現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)，詳細(xì)介紹了油井在油藏、井筒舉升、地面?zhèn)鲃?、日常管理等方面的?jié)能技術(shù)和方法，有一定的推廣價值。關(guān)鍵詞油井；滲流；井筒舉升；地面?zhèn)鲃?；日常管理；?jié)能一、前言油田自1992年以來，積極實(shí)施低成本開發(fā)戰(zhàn)略。特別是近兩年，油田采取了一系列措施，全面提升五大系統(tǒng)效率，有力推動了節(jié)能降耗工作的開展，取得了巨大經(jīng)濟(jì)效益。作業(yè)區(qū)是油氣生產(chǎn)的主戰(zhàn)場，也是能耗大戶。動力費(fèi)用約占總成本的23％。2003年，作業(yè)一區(qū)在公司有關(guān)部門的領(lǐng)導(dǎo)下，加強(qiáng)基礎(chǔ)管理，大量應(yīng)用實(shí)用技術(shù)，有力降低了系統(tǒng)能耗。機(jī)采系統(tǒng)效率由去年的19.6％升到2003年的23.1％，提高3.5個百分點(diǎn)。取得較好效果。抽油機(jī)系統(tǒng)分析按慣例分為地面和井下兩部分組成。而按節(jié)點(diǎn)分析的理論，油氣井的生產(chǎn)要作為一個整體系統(tǒng)來研究，將系統(tǒng)劃分為若干相互獨(dú)立又相互聯(lián)系的幾個部分，從而保證局部上合理，整體上協(xié)調(diào)。根據(jù)油井工作的特點(diǎn)，可劃分為以下三個部分。即：油氣在油藏內(nèi)向油井的滲流過程，即油藏部分；油氣在機(jī)械設(shè)備作用下，由泵筒舉升到井口的過程，即井下部分；動力由電機(jī)傳到井口的能量傳遞過程，即地面部分。二、油藏部分按照滲流力學(xué)理論，常壓邊界油藏的流體從油藏向井筒流動過程中，在井筒完善的情況下，距離井筒R處的油藏壓力與井底流壓之差△P為：Q*B*μ△P＝1.842×10-3×————×ln(R/Rw)K*H式中：△P―――距離井筒R處的油藏壓力與井底流壓之差，兆帕，Mpa;Q―――標(biāo)準(zhǔn)條件下體積流量，米3/天，m3/d;B―――原油體積系數(shù)，地下條件下原油體積與標(biāo)準(zhǔn)條件下原油體積之比，米3/米3，m3/m3;μ―――粘度，毫帕.秒，mPa.S;K―――有效滲透率，微米2，μm2;H―――油藏有效厚度，米，m;R―――距離井筒半徑，米，m;Rw―――井筒半徑，米，m;以井距為250米的油井為例，按公式π*Re2=2502計(jì)算，其泄油半徑Re為141米，則距離井筒R處的油藏壓力與井底流壓之差△PR與總壓差△P總之比見下表：R(米)△PR/△P總*100135.0556.11065.35086.410095.514099.9上表說明井筒附近壓降很大，這就是所謂的“壓降漏斗”。但這只是表達(dá)在井筒完善情況下（表皮系數(shù)S為0）。當(dāng)油層存在堵塞、射孔不完善等情況，表皮系數(shù)S增大，還要考慮額外阻力。下表表達(dá)了當(dāng)表皮系數(shù)大于0時，距離井筒R處的壓降占總壓降的百之比。S△PR/△P總*100R=1米R=5米R=10米R=50米R=100米0.539.058.967.487.295.81.083.889.391.194.395.52.086.690.992.395.095.73.095.195.795.996.296.3上表說明，隨著表皮系數(shù)的增大，近井地帶的壓降明顯增大。污染比較嚴(yán)重的油井，表皮系數(shù)一般在1.0以上，也就是說1米以內(nèi)的壓降占總壓降的80％以上。對井筒舉升工藝而言，就是降低了動液面，增加了舉升高度，增加了能耗。所以，有人稱近井地帶為“黃金帶”，采取各種措施增加導(dǎo)流能力。對三口解堵井統(tǒng)計(jì)，采取措施后，日產(chǎn)液量由10.2噸升到22.3噸，動液面上升332米，單耗由28.1度/噸降到10.8度/噸，節(jié)能效果明顯。所以，提高近井地帶導(dǎo)流能力，提高動液面，可達(dá)到明顯的節(jié)能目的。油井解堵措施效果表井號措施前措施后日產(chǎn)液（噸）動液面（米）泵效（％）日耗電（度）單耗度/噸日產(chǎn)液（噸）動液面（米）泵效（％）日耗電（度）單耗度/噸備注X208-44.3154010.23407924.1105957.430712.7解堵X108-514.2153438.626418.621.4122358.321710.1解堵X108-712.0156234.325621.329.5136084.31966.6解堵平均10.2154528728.122.3121324010.8三、井筒舉升優(yōu)化管柱設(shè)計(jì)，提高井下效率在油藏條件允許的情況下，盡量采取提液措施，可有效地降低單耗。目前在能量充足、出砂不明顯的 X29、X102等區(qū)塊的中高含水井，采用Ф70mm、Ф83mm、Ф95mm大泵和Ф83/44mm、Ф95/44mm雙作用泵提液技術(shù)，最大排量可達(dá)500方/日，充分發(fā)揮了油井潛力，達(dá)到了提液和降成本的目的。對四口油井進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，平均日產(chǎn)液量由45.4噸升到142.4噸，地面效率由66.6％升到80.1%，井下效率由18.7％升到52.5％，系統(tǒng)效率由14.0%升到41.6％。噸液單耗由3.9度降到2.2度。（見下表）油井提液效果統(tǒng)計(jì)表井號提液前提液后泵徑mm日產(chǎn)液噸輸入功率KW地面效率%井下效率%系統(tǒng)效率%單耗度/噸泵徑mm日產(chǎn)液噸輸入功率KW地面效率%井下效率%系統(tǒng)效率%單耗度/噸X29-87099.72.983.53630.10.795/443689.887.937.633.10.6X26-22383214.376.224.218.410.75664.517.479.443.934.96.5XN2-644314.949.77.93.93.8708813.477.166.651.33.6X90-938197.856.86.83.89.9564911.176.061.746.95.4平均45.47.566.618.714.03.9142.412.980.152.541.62.2在保證一定沉沒度的情況下，盡量減少泵掛深度，減少不必要的機(jī)械摩阻和油流阻力，可有效提高系統(tǒng)效率。對三口油井進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，平均上提管柱210米，井下效率由38.1％升到57.1％，系統(tǒng)效率由30.5％升到33.9％，提高3.4個百分點(diǎn)。單耗由10.6度降到7.5度。（見下表）油井上提泵掛效果統(tǒng)計(jì)表井號上提泵掛前上提泵掛后泵掛m日產(chǎn)液噸輸入功率KW地面效率%井下效率%系統(tǒng)效率%單耗度/噸泵掛m日產(chǎn)液噸輸入功率KW地面效率%井下效率%系統(tǒng)效率%單耗度/噸X30-29133561.817.684.149.341.46.8120973.718.975.861.646.76.1X32-28209913.28.874.822.516.916.0185014.17.740.063.025.213.1X36-3218572216.664.942.627.614.9160029.19.663.847.129.77.9平均176332.314.374.638.130.510.6155338.912.159.957.133.97.5做好清防蠟工作，減少油流阻力當(dāng)溫度降到析蠟溫度以下時，蠟就會結(jié)晶。油井結(jié)蠟后，使油流通道變小，流動阻力增加。近兩年，通過應(yīng)用化學(xué)、機(jī)械、微生物等方法，油井清防蠟形成了系列配套技術(shù)。年洗井?dāng)?shù)由以前的100井次降到18井次，提高了有效開井時率，洗井影響產(chǎn)量由原來的1000多噸降到2003年的50噸左右。其中采取高效清蠟劑效果較好。它具有清防蠟、降粘、降凝于一體的多功能特點(diǎn)。2003年20口井利用高效清蠟劑清防蠟，對可對比8口井進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，與2001年采用熱洗方式比較，減少洗井次數(shù)20井次，減少洗井影響產(chǎn)量310噸，提高有效采油時率1550小時，洗井周期由146天提高到368天，基本做到了在一個檢泵周期內(nèi)不洗井，其中X30-27井洗井周期已達(dá)762天。高效清蠟劑效果統(tǒng)計(jì)表區(qū)塊井號2001年（洗井）2003年（高效清蠟劑）洗井井次影響產(chǎn)量噸洗井費(fèi)用萬元年產(chǎn)油噸洗井井次影響產(chǎn)量噸洗井費(fèi)用萬元加藥費(fèi)用萬元年產(chǎn)油噸X78X10-11330.61.5914572.31553X7X12320.71.5919842.31217X65X65-4211.51.067682.31723X10X89-4213.21.065821.15868X5X34-26150.3597532X28-272122.51.0614231.151951X30-27443.92.1228652.33842X32-283631.5930092.31763合計(jì)20310.49.361218520.7134493、井筒防偏磨配套措施，減少管桿磨擦阻力油田大部分為斜井，管桿偏磨嚴(yán)重，通過采用滾輪扶正器、斜井桿、雙向保護(hù)接箍等扶正技術(shù)，有效降低了管桿磨擦，延長了檢泵周期。4、稠油井適當(dāng)采用加粗油管，可減小油流阻力油流在管路中流動時產(chǎn)生沿程摩阻和局部摩阻。對長距離管線來說，以沿程摩阻為主。按列賓宗公式，沿程摩阻hL與輸油管內(nèi)徑的4次方呈反比關(guān)系。Q×γhL＝β×-----------×L；D4式中：hL――――沿程摩阻，米；β――――常數(shù)，4.15秒2/米；Q――――輸油管道流量，米3/秒；γ――――油的運(yùn)動粘度，米2/秒；D――――輸油管內(nèi)徑，米；L――――管路長度，米；以X108-6稠油井應(yīng)用加粗油管為例，在原井泵徑、桿柱組合不變的情況下，將上部600米內(nèi)徑為62mm的油管更換為內(nèi)徑75.9mm的粗油管。測試結(jié)果顯示，最大負(fù)荷下降了12.5KN,折算應(yīng)力由13.1Kg/mm2下降到11.3Kg/mm2,電機(jī)輸入功率由16.6KW下降到12.9KW，不但改善了抽油桿受力狀況，也見到了節(jié)能效果。四、地面?zhèn)鲃舆x擇合適機(jī)型，提高載荷利用率對于負(fù)荷較小的油井，在滿足生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)（沖程、沖次）的情況下，選擇小型抽油機(jī)，提高載荷利用率，可有效減少設(shè)備自耗，提高系統(tǒng)效率。對兩口井對比，由12型抽油機(jī)換8型抽油機(jī)后，負(fù)荷利用率由27.1％升到39.4％，系統(tǒng)效率提高4.5個百分點(diǎn)。井號12型抽油機(jī)8型抽油機(jī)產(chǎn)液T/D液面m最大載荷T負(fù)載利用率％地面效率％井下效率％系統(tǒng)效率％產(chǎn)液T/D液面m最大載荷T負(fù)載利用率％地面效率％井下效率％系統(tǒng)效率％X215-646501.613.320.127.05.446981.518.825.131.27.8K65-31181594.940.83913.15.1181594.86038.630.711.8平均321053.327.130.917.05.3321293.239.431.730.99.8應(yīng)用螺桿泵采油，系統(tǒng)效率明顯提高近兩年，在稠油、出砂、供液充足的X104-5、X29等區(qū)塊應(yīng)用了螺桿泵技術(shù)。由于螺桿泵地面驅(qū)動簡單，能量損失小，有效提高了系統(tǒng)效率。對三口井統(tǒng)計(jì)，與抽油機(jī)采油相比，平均提高系統(tǒng)效率13個百分點(diǎn)。螺桿泵系統(tǒng)效率統(tǒng)計(jì)表井號12型抽油機(jī)螺桿泵產(chǎn)液T/D液面米輸入功率KW有效功率KW地面效率％井下效率％系統(tǒng)效率％產(chǎn)液T/D液面米輸入功率KW有效功率KW地面效率％井下效率％系統(tǒng)效率％P54-16-11411509.41.432.645.514.81421787.11.9－－26.2P215-456.5503.40.657.429.116.76810041.1－－28.3P119-751.8504.90.244.19.34.1128778.41.7－－19.9平均93.1835.90.7344.727.911.81131806.52.5－－24.8節(jié)能抽油機(jī)地面效率較高幾年來，XX油田逐步推廣應(yīng)用了雙驢頭抽油機(jī)、偏輪抽油機(jī)、下偏杠鈴抽油機(jī)、擺桿抽油機(jī)等。據(jù)部分統(tǒng)計(jì)，節(jié)能型抽油機(jī)地面效率平均為58.1％，比常規(guī)機(jī)高10.3個百分點(diǎn)，為油田節(jié)能降耗發(fā)揮了重要作用。抽油機(jī)系統(tǒng)效率統(tǒng)計(jì)表抽油機(jī)類型統(tǒng)計(jì)數(shù)量（臺）地面效率％井下效率％系統(tǒng)效率％常規(guī)型5547.847.421.4節(jié)能型雙驢頭4558.832.818.2偏輪2061.039.623.2下偏杠鈴1153.424.512.3擺桿348.340.816.4平均7958.133.618.5節(jié)能電動機(jī)，功率因數(shù)明顯提高“九五”以來，我油田推廣應(yīng)用了永磁同步電機(jī)、超高轉(zhuǎn)差電機(jī)及電容補(bǔ)償裝置等。提高了功率因數(shù)，降低了電機(jī)電流，減少了自耗。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，永磁電機(jī)功率因數(shù)平均為0.74，高于其它類型，效果較好。電機(jī)功率因數(shù)統(tǒng)計(jì)表電機(jī)類型統(tǒng)計(jì)數(shù)量（臺）平均功率因數(shù)普通型750.44節(jié)能型永磁電機(jī)160.74超高轉(zhuǎn)差40.64提高皮帶傳動效率皮帶是抽油機(jī)動力傳動的重要部分，對于負(fù)荷大或漲緊度不合理的油井，皮帶存在瞬間打滑現(xiàn)象，降低了傳動效率。2003年在兩口井上試驗(yàn)了皮帶漲緊器，從測試結(jié)果上看，沖次平均提高了0.04次/分鐘，電機(jī)輸入功率下降0.06KW，有一定的節(jié)能作用。皮帶漲緊器應(yīng)用效果統(tǒng)計(jì)表井號安裝前安裝后產(chǎn)液T/D沖次次/分輸入功率KW地面效率％井下效率％系統(tǒng)效率％產(chǎn)液T/D沖次次/分輸入功率KW地面效率％井下效率％系統(tǒng)效率％L65-46.13.3612.7524.242.910.46.53.4112.6725.343.611.0L65-512.33.810.934.062.021.112.33.8210.8733.263.721.2平均9.23.5811.8329.152.515.89.43.6211.7729.353.716.1五、加強(qiáng)日常管理，可有效節(jié)能降耗低壓低產(chǎn)井合理間開，可有效降低能耗?？萁呤介_采的油藏，隨著油藏能量的下降，泵效明顯降低。制定合理間開制度，使抽油機(jī)的舉升能力與地層產(chǎn)能相吻合，是有效的節(jié)能措施。以前引用抽油機(jī)智能間開儀，由于油井出油沒有規(guī)律，取樣量油困難，沒有推廣。目前主要靠加密量油及低壓測試跟蹤的方法，摸索出油規(guī)律。作業(yè)一區(qū)間開井30口井左右，與全開相比，日節(jié)電約4300度。2、優(yōu)化抽油機(jī)工作參數(shù)現(xiàn)場測試表明，在油井產(chǎn)量一定的情況下，長沖程小沖次及良好的平衡狀態(tài)，系統(tǒng)效率會有所提