抽油机井适应性分析与优化匹配对策

刘爱辉

摘要：对于油藏开发来说，选择恰当的举升工艺技术的同时要考虑油藏特性、技术适应性和经济等多方面因素，且具有不可量化的特点。本文根据目标油田实际情况，在对影响举升工艺技术的各种因素进行系统分析的基础上，首先设置了评价指标体系，然后采用层次分析法对评价指标进行量化，采用加权评分法确定最佳举升方式。同时以最佳举升方式为基础，对不同电机和配电箱设备应用进行优化，从而形成针对于不同油藏类型的举升工艺—电机—配电箱优化匹配组合，指导油田选择高效设备。

关键词：油藏开发；举升工艺技术；优化匹配；系统分析

1前言

举升工艺技术选择不当会降低工艺本身对特定油井工作条件的适应性，从而导致设计使用寿命缩短和设计生产能力减弱，不仅会严重影响产量，还会增加生产费用。在综合考虑举升工艺自身技术特性和油藏自然特性的基础上，建立了包括系统基本状况、下泵深度、排量、井下特征、油藏特性和生产操作等6个一级指标和15个二级指标在内的举升工艺技术综合优选评价指标体系；基于使用AHP（层次分析法）对评价主指标权重的量化，利用加权评分法对比了抽油机与螺杆泵、电泵其他两种常规人工举升方法。结果表明，抽油机、螺杆泵和电泵的最终适应性加权平均结果分别是3.29、2.88和2.08，对于自然特性不同的油藏，抽油机的适应性最强。

2举升工艺技术选择的指标体系

2.1指标体系确定

举升工艺技术选择的指标体系是反映采油系统对特定油藏地质条件、井筒特性、流体性质、生产特性等方面适应性的因素，一般情况下可确定指标体系应包括系统基本状况、下泵深度、排量、井下特征、油藏特性、生产操作等6个一级指标。

2.2不同举升工艺技术指标的适应性

基于对抽油机、螺杆泵和电泵3种举升工艺技术自身性能的充分分析，得出了3种举升工艺技术对各指标的适应程度。采用等级法对指标进行分级，将这些指标评语集分为最适应、较适应、适应、不太适应、不适应等5个等级，相应的等级数值分别为4、3、2、1、0。当主指标包括二级子指标时，采用乘法评分法计算主指标标值：

式中：Pi为第i个主指标的得分；Fj为第i个主指标下第j个子指标的得分。3种举升工艺技术虽然在特定的自然情况下均能满足油田企业的实际需要，但由于自身性能的区别，就必须对不同举升工艺技术的适应性进行优选。

3举升工艺技术优选方法

3.1举升工艺技术优选方法分析

一般情况下，举升工艺技术适应性评价常采用的数理方法主要有AHP法、因子分析法、灰色评估法等，这些方法在实际运用中取得了一些效果，但还存在综合评价缺乏系统性、对基础参数的要求高和实际应用缺乏可操作性等不足。鉴于这些不足，同时重点考虑提高可操作性，采用基于AHP的加权评分法进行评价。

3.2基于AHP的加权评分法

3.2.1加权平均的建立

假设共有j种可采用的举升工艺技术，选择某技术需要考虑的主指标有i个，如油井产液量、下泵深度等，则每种举升工艺技术的综合评价值为各主指标的标值与相应权重的乘积，即：

式中：Sj为第j种举升工艺技术的总得分；Wi为第i个主指标的权重；Pji为第j种举升工艺技术第i个主指标的得分。总分多的为适应性强的举升工艺技术；反之，为技术上不太合适的举升工艺技术。

3.2.2指标权重的确定

利用层次分析法（AHP）确定考核指标权重，步骤如下：

①建立判断矩阵。针对考核指标体系中同一层次的各个指标，运用两两比较的方法，建立判断矩阵。

②计算权重系数。类似对偶比较法求出两个测评指标的权重系数，在给出判断矩阵后利用方根法计算出权重。

③判断矩阵一致性检验。进行综合运算，得出各考核指标相对整个体系的权重。

4不同举升工艺技术适应性分析

4.1指标标值的确定

通过式（1）计算出3种举升工艺技术适应性评价主指标得分，见表1。

表1 举升工艺技术适应性评价主指标得分

4.2指标权重的确定

结合举升工艺技术适应性評价指标体系，邀请若干专家和工程技术人员对6个主指标相对重要程度给出合理判断，得出主要指标判断矩阵。

4.3计算加权平均值

利用式（2）求出每种举升工艺技术综合适应性评价值，见表2。

表2 举升工艺技术综合适应性评价值

根据适应性评价结果可知，举升工艺技术对油藏自然条件的适应性由强到弱依次为抽油机、螺杆泵和电泵。

5抽油机井配电箱与节能电机匹配优化

在实际生产过程中，由于抽油机井的综合能耗受电机、配电箱种类和运行参数等多种因素影响，所以不同种类电机和配电箱组合应用的能耗存在差异。根据对国内某油田节能设备应用情况调研分析，认为高转差电机和变频配电箱在油田应用较多且节能效果较突出，所以选择高转差电机和Y系列电机与普通配电箱和变频配电箱作为研究对象，确定组合A：Y系列电机+普通配电箱；组合B：Y系列电机+变频配电箱；组合C：高转差电机+普通配电箱；组合D：高转差电机+变频配电箱，对不同设备组合应用进行优化匹配研究，给出不同区块、不通工况下的电机、配电箱选择建议，从而可以指导生产选择较为节能设备，达到提质增效目的。针对不同油藏类型产液量特点，将分析对象分为常规油藏水驱、低渗透油藏水驱和常规油藏化学驱，统计不同产液量条件下吨液百米耗电变化，并通过散点图进行曲线拟合，进而对比4种组合能耗高低。

5.1常规油藏水驱

日产液量小于50t/d时，普通配电箱的节能效果高于变频配电箱，随着产液量增加，当大于110t/d时，B组合的耗电量逐渐低于A组合和C组合。这说明对于常规油藏水驱，产液较低时，高转差电机+普通配电箱组合的耗电比Y系列电机低，产液较高时，变频配电箱+Y系。

5.2低渗透油藏水驱

当产液量小于3t/d时，B组合节能效果较好，而产液量大于3t/d时，C组合节能效果较好。这说明Y系列电机+变频配电箱组合与高转差电机+普通配电箱组合在低产井上效果较好。

6结论

通过使用基于AHP的加权平均法对比抽油机与螺杆泵、电泵的适用性，同时考察了抽油机井不同工况下节能设备匹配优选，得出如下结论：①3种常规举升工艺技术由强到弱依次为抽油机、螺杆泵和电泵，该研究结果可为油气田开发工程方案的设计提供指导作用。②对于常规水驱油藏，当储层供液能力变化大、供液不足或井筒内气影响严重时，应考虑选用Y系列电机+变频配电箱组合，而当油井液量较大要求进行较高冲次生产时，选用高转差电机+普通配电箱较为经济合理。对于化学驱油藏，产出液黏滞力增大时，高转差的节能优势明显优于Y系列电机，且当产液较低时，应选用普通配电箱与高转差电机搭配使用，而当产液较高时，应选用变频配电箱，具体依据区块不同条件进行进一步对比评价。

参考文献

[1]蔡亚，石杰，莫志庭，等.花土沟油田抽油机系统效率的影响因素及对策[J].油气田地面工程，2016，31（3）：22-23.

（作者单位：胜利油田东胜公司）