蒸汽吞吐井机采参数设计研究与应用

[摘 要] 通过对锦州油田在蒸汽吞吐井中利用优化参数设计提高机采系统效率实例的介绍，展示了机采参数优化设计在提高稠油井机采系统效率方面的突出作用。

[关键词] 系统效率 参数优化 蒸汽吞吐 节能降耗

引言

我们通过分析发现导致机采系统效率低的原因主要有两个方面：一是机械因素：主要是抽油机和电机的参数配置不尽合理；另一个因素是我们机采方案设计还存在缺陷，也就是说方案设计的参数虽然在技术上可行，但在经济上不合理。因此，我们有必要加强对机采方案的参数设计进行研究。

1、机采参数设计技术研究

锦州油田稠油区块的能耗一直较高，平均为稀油区块的2倍以上，系统效率一直在13%以下。我们通过分析认为：虽然稠油蒸汽吞吐生产与常规采油生产相比有不同的规律，但机采稠油的抽油机运动规律和能耗规律应该与常规稀油无异。因此我们在蒸汽吞吐井上加强了机采参数优化设计技术研究。

1.1目标产液量确定原则的研究

我们的机采方案设计的目的是要打造一个最佳的机采系统。最佳机采系统的含义有三：一是目标产液量是否合理；二是目标产液量能否实现；三是能耗是否最低。根据蒸汽吞吐的特点，我们确定了以下原则：

⑴对于生产平稳的油井而言，它的产液量每个月平均值有些微小的波动，我们从近一个注汽周期的月平均产液量中，去掉变化较大的月份，再取其他几个月的平均值，就是该井正常生产时的产液量。同时，选择与之相对应的含水率、动液面、油压、套压作为该井的设计目标。

⑵对于生产不平稳的油井，我们要从它的近六个月的月平均产液量中发现它的变化趋势，是趋于增加，还是趋于减少，同时再看它的动液面的变化趋势，如果产液量趋于增加，动液面逐渐上升，说明该井地层供液能力增强，则应按略大于最后一个月的平均产液量来确定；如果产液量趋于减少，动液面逐渐下降，说明该井地层供液能力变弱，则应按略小于最后一个月的平均产液量来确定；如果产液量明显减少，动液面逐渐上升，说明该井管漏或泵漏或双漏，则应按正常生产时的产液量来确定；同理确定含水率及动液面。再取最后一个月的油压、套压。

1.2稠油区块原油高压物性参数的确定研究

原油高压物性参数直接影响抽油系统输入功率、泵效的理论计算结果。常规稀油一般是水驱开发，油层温度和原油粘度变化不大，因此设计时可以直接使用该井所在区块、层位的高压物性参数。而稠油主要是蒸汽吞吐开发，井筒温度高，原油粘度变化很大，不能直接使用该井所在区块、层位的高压物性参数。因此原油高压物性参数的校核是在蒸汽吞吐井上使用优化设计软件非常重要的一个环节。因此在优化设计时，我们大胆的将稠油的流动等价于稀油，通过理论与实测对比来校核高压物性参数。

具体做法是：我们首先选取该区块含水率低、产液量、动液面较为正常的油井进行校核，即在高压物性数据库，选取与该井同一区块同一层位油层中深相近的一组高压物性，对比较好，再将该组高压物性参数适用该区块所有油井。对于一个区块来说，应该有1/3以上的油井的功率与泵效的理论值与实测值相吻合，一般理论泵效略高于实测泵效，这样该区块的所有油井都可以适用这组高压物性参数了。

1.3下泵参数选择原则研究

由机采系统效率的计算公式：机采系统效率η=P有/P入可以看出：当目标产液量和动液面的值确定以后，有用功率的值就确定了，要想提高系统效率，就必须降低输入功率的值。输入功率输入功率P入=P地+P粘+P滑+P有-P膨，我们通过实际计算发现：在稠油井上影响输入功率大小的主要因素是粘滞损失功率P粘。

从粘滞损失功率Pr与杆速（s.n）的平方成正比，因此在选择下泵参数时，以降杆速为主要出发点，具体做法为：⑴在井况允许的情况下，采用大直径的抽油泵；⑵在保证强度的情况下，采用粗的油管和细的抽油杆组合；⑶在保证沉没度的情况下，上提泵挂；⑷尽可能匀速采油，做到一泵到底。

2、参数优化实践

09年我们共优化参数设计稠油机采方案718井次，现场实施后收集可对比数据523井次。经过对比结果显示：已实施井的平均机采系统效率从优化前的12.70%提高到优化后的24.73%，平均提高了12.03%，输入功率从优化前的6.208千瓦降低到优化后的5.022千瓦，平均节电率达19.1%，平均单井年节电1.2万kw.h，718井年节电效益520万元，节能效益十分可观。

3、实施效果分析

为了分析参数优化的效果及其规律，我们将参数优化前后的数据按系统效率的高低进行了分段统计，结果显示：

⑴系统效率小于20%的井数从优化前的359口下降到144口，系统效率高于20%的井数由164口上升到379口，占总井数的72.3%，优化前系统效率小于20%的井中有59.6%的油井经参数优化后其系统效率可以提高到这一水平；

⑵平均日产液越高的油井平均系统效率也高，因此这部分油井实现率也较高，提高机采效率工作应多注意低产井。

⑶分析系统效率小于10%的井，发现其平均日产液小于5 t/d，说明油井供液能力差是系统率低得主要原因；另一原因是现场配置的高速电机无法适应慢抽的要求，设计的冲次数无法落实，抽油机工作制度没有落实也是系统效率低的原因之一。

4、结论

⑴优化设计方案参数，能够提高机采稠油井的系統效率，降低能耗。实现了方案设计的终极目标，即以经济产量为中心，又达到节能降耗的目的，使机采方案设计成为精细管理机采油井生产的理论依据；

⑵优化设计方案参数，能将所有机采参数优化组合、合理配置，能发挥油层供液能力与设备的潜能，使它们很好的匹配，找到了抽油井节能的新途径，经济效益显著。■

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