油井压力监测自动启停控制器在低产低渗油田的应用效果评价

2016-02-05李飞大庆油田有限责任公司第七采油厂

石油石化节能 2016年8期

李飞（大庆油田有限责任公司第七采油厂）

李飞（大庆油田有限责任公司第七采油厂）

随着油田开发不断深入，在生产中出现了低流压、低泵效、供液不足的低产油井，对其采取间歇抽油生产是一种有效办法。为了准确摸索油井的间歇抽油生产规律，研制了油井井下压力监测自动启停控制器。控制器主要由井下压力计、绝缘测试电缆、偏心防喷盒、井上控制器等构成。由压力计监测油井井下压力变化，通过绝缘测试电缆传输到井上控制器，控制油井启停；同时，利用控制器计量软件记录油井的能耗数据，评价间歇抽油生产的适应性。用于现场2口井，通过控制器精确控制油井启停，在保障油井产量的情况下平均单井日节电51.6 kWh，取得了良好的经济效益和社会效益。

低产低渗油井；井下压力监测；自动启停控制器；间歇抽油生产

随着油田开发不断深入，油田能耗逐年增加，油井产量逐年递减，在生产中出现了低流压、供液不足的低产油井，对这部分油井采取间歇抽油生产是一种有效办法。但仅凭经验采取统一、固定的间抽制度不是最合理的，为此，研制了油井井下压力监测自动启停控制器。通过监测油井井下压力变化，摸索合理的流压范围，精确控制油井启停，保障抽油机井在高效状态下运行，尽可能地发挥地层潜力，体现“稳产、高效”的原则。

1 技术原理

油井井下压力监测自动启停控制器由井下压力计、绝缘测试电缆、偏心防喷盒、井上控制器等构成。它通过偏心井口将油管中心点偏离套管中心点一定的距离安装，油管接箍与套管之间将产生一定的距离，用绝缘电缆将压力变送器引入井底，通过监测井底压力变化情况精确控制油井启停。

2 各部件结构设计与改进

2.1井下压力计

井下压力计主要包括压力感应探头、压力变送器电路、压力密封套筒、主体支架、绝缘处理、信号转换器。先将通讯柱与主体支架以丝扣连接锁紧，作绝缘处理，之后将压力感应探头自主体支架底部圆孔压入，与压力变送器电路连接，安装主体支架密封胶圈，再将压力密封套筒与主体支架以丝扣连接锁紧，将限位柱放入主体支架底部圆孔，并拧入底堵。通讯柱接信号转换器的IOUT端，压力密封套筒接信号转换器的IGND端（图1）。将压力计整体密封在金属腔体内，密封更加可靠。同时，采用数字信号通信方式增强了其抗干扰能力，并在井口设计信号中继模块，提高信号稳定性和准确性（图2）。

图1 井下压力计机构

图2 井下压力计实物

2.2绝缘测试电缆

绝缘测试电缆一端与压力连接器连接，另一端与井上控制器连接，起到电源供给以及信号传输的作用。电缆内绝缘层与外护套均采用交联聚乙烯材料，该材料与传统非交联材料的区别为:温度等级更高，机械性能更好，耐化学性更好。考虑到电缆的实际使用情况，绝缘外部增加了钢丝铠装，使整根电缆的抗拉力达到500 kg以上。铠装层每股钢丝采用3根较细单丝绞合形式，而非单根较粗钢丝直接铠装，使得电缆的弯曲性能更好，在反复放线、收线的使用环境下大幅提高电缆使用寿命。

2.3偏心防喷盒

偏心防喷盒固定在偏心井口测试闸门处，外部无裸露，起到固定壳体内测试电缆的目的（图3）。

图3 偏心防喷盒

2.4井上控制器

井上控制器负责储存和分析采集到的压力、电流等数据。设计在目前在用的仪表控制柜的基础上进行改进，增加了可编程控制器（Programmable Logic Controlle）和西门子文本显示器。能够时时监测油井的压力数据，并将采集到的压力数据记录在井上控制器中；同时，控制器内置了系统效率测试仪器，能够实时监测油井的有功功率，判断油井的能耗情况（图4）。

图4 井上控制器

2.5安全提醒及保护装置

抽油机自动启动时，现场采用语音与警笛双重声音，结合警告灯光报警；在抽油机井上安装电子制动系统，消除抽油机井自动停井时由于平衡块摆动所带来的安全隐患；加装平衡块安全护栏保护系统，在抽油机平衡块外加装一套网状围栏，确保任何时候都能把平衡块与人或牲畜隔绝开，杜绝事故发生。

3 现场应用效果及评价

完成各部件结构设计及改进后，按照《中华人民共和国石油天然气行业标准：井下压力计》对研制的井下压力计的稳定性能、准确性、灵敏阈、零点漂移等进行了试验[1]，井下压力计经验证误差在1%以内，符合行业标准。验证完成后，在葡240-122井和葡236-124井上进行了现场安装和调试，油井井下压力监测自动启停控制器正常运行。

3.1井下压力监测自动启停控制器有功功率准确率验证

利用系统效率测试仪器测试油井当前的系统效率，与油井井下压力监测自动启停控制器监测有功功率准确率验证见表1。通过验证可以发现，设备能耗在合同规定误差±20%以内，达到合同验收标准。

表1 设备能耗计量误差验证

3.2间歇抽油规律

油井的产能与油层的供液能力和油井的生产制度有关，油井生产过程中，油井供油半径内形成压降漏斗，在油井关井后，地层压力和液面逐步恢复。根据这一原理对低效井进行一定时间的关井，使其具有一个压力、液面的恢复过程，使抽油泵达到一定的沉没度后，再开井生产，既能减少抽油机运转时间，提高抽油泵的泵效，又减少了电力和设备的损耗。

3.2.1 油井停抽和启抽时压力恢复时间的确定

在不影响油井产量的条件下，最大限度停抽恢复油井地层压力，使节能效果最大化，确定最佳的停抽时间和启抽生产时间。

采用压力变化曲线确定油井间抽时间。停抽后，每小时监测一次油井压力，绘制压力上升曲线，压力曲线在开始阶段理论上相对较快；当压力恢复值接近于较缓时，确定为启井时间。开井时，每小时监测一次油井压力，绘制压力下降曲线，压力下降曲线在开始阶段理论上下降较快；当液面下降值接近平缓时，即为油井的最佳关井时间[2]。

3.2.2 生产数据分析

通过以上理论分析，根据摸索到的压力变化规律，确定合理的间抽时间，具体数据如图5、图6所示。