聚驱井增产措施后高耗能治理方法探讨

翟茜茜（大庆油田有限责任公司第五采油厂）

某油田现有聚驱井301 口，约占全部机采井总数的16%，从2018年以来，年均有效增产措施占总有效措施的41.6%。增产的同时带来的高耗电成为近两年机采耗电居高不下的原因之一。以下选取一口压裂效果显著的聚驱抽油机井作为措施后高耗能治理研究对象，试图寻求降低耗电量的方法。

1 聚驱井措施后沉没度调整

A 井是2015 年12 月投产的一口聚驱井，位于某聚驱工业区块。投产初期日产液77.9 t，日产油2.3 t，后通过连通水井调整方案，日产液达到134 t，生产至2019年9月时发生抽油杆断脱，但发生泵况前该井产液已降至28 t，降幅距峰值时对比已达79%，此时采聚浓度为21 mg/L，综合含水83.2%，符合压裂增产选井条件，遂于2019 年10 月结合检泵时机对该井实施了多裂缝压裂，A井压裂前后效果对比见表1。

由这口井可以看出聚驱井压裂后产液突增，且聚合物浓度上升较快。随着聚合物浓度的增加，系统中混合流体的流动特性变差，表现为地层中的渗流阻力增大；同时抽油杆管的摩擦阻力变大，这会导致地面负荷增大[1]。

系统效率公式：

式中：η为系统效率；Q为油井日产液量，m3/d；Hm为油井沉没度，m；L为泵挂深度，m；ρ为产出液密度，kg/m3；g为重力加速度，g为9.8 m/s2；Po为井口油压，MPa；pt为井口套压，MPa；pi为输入功率，MPa。

从公式1可以看出抽油机系统效率与沉没度呈反相关，从系统效率角度考虑，若要提高系统效率，就要尽可能在保证泵沉没压力的前提下，降低沉没液面[2]。

根据开发需求，确定该井流压范围4.5～5.5 MPa，综合考虑泵效和能耗因素，在保证产量要求前提下，以供排协调为原则，需要降低该井沉没度和优化地面参数[3]。因此于2019 年12 月12 日将该井冲程调大至4.2 m，日产液增至154 t，流压降至6.66 MPa，采出液浓度升至81 mg/L，2020年3月再次调大地面参数，将冲次调至7.5 次/min，流压降至4.97 MPa，沉没度降至427.7 m[4]。

表1 A井压裂前后效果对比

2 机型选择方案制定

A井压裂后周围四口连通水井配注方案整体上调，平均全井配注从70 m3上调至90 m3，日产液增幅较大，泵效始终高于77%，2020年6月借杆断检泵时机换大泵径至83 mm，日产液增至178 t，载荷利用率78.43%，抽汲设备能否满足油井产能的要求需要论证[5]。因此开展了机型选择方案制定。不同机型的悬点最大、最小载荷预测：

步骤一： 计算出已知抽油杆截面积、杆重、液柱重，公式如下：

步骤二：不同机型设定下的最大载荷、最小载荷计算，设机型为10型抽油机时公式如下：

步骤三：预测不同机型的载荷利用率，A 井不同机型选择下载荷利用率预测见表2。

表2 A井不同机型选择下载荷利用率预测

从表2可以看出，预装14型抽油机的载荷利用率较低，且电动机的装机功率需求较大，10型抽油机相比14 型更能充分发挥设备潜力，能够完全满足措施后产能需求。因此，从节能和成本角度出发，决定继续使用10型抽油机。

3 增产后高耗能治理措施

伴随着压裂后一系列放产措施带来的产液量显著增加，A井的机采耗电也出现了大幅增长，日耗电量较投产初期增幅约187%，单耗增幅约14.9%，成为典型的高产液量、高耗电动机采井，A井历年能耗测试情况见表3。

分析耗电上升原因主要有：一是日产液上升1.5 倍，增加举升耗电；二是举升高度上升1.1 倍，增加举升耗电；三是采聚浓度586 mg/L，上升27倍，黏度变大增加杆管摩擦损耗；四是抽油机电流平衡比48.9%，平衡度不够增加机械摩擦损耗，存在电动机做负功现象。

对此初步制定了两个治理方向：与地质结合，在保证产量的前提下合理调小参数；与生产实际结合，在保证安全的前提下科学调平衡。

3.1 抽汲参数选择

与地质部门结合后，该井确定可以调小参数生产。为了使该井在合理区生产，泵效要保证在40%～75%[6]。据此，从6 种参数组合里选定3 种满足泵效合理区间的组合。在满足油井产量的前提下，选择能耗较低的参数匹配，采用长冲程、低冲次进行生产的原则[7]，最终确定冲程4.2 m，冲次5 次/min为最佳优选方案，并于2020 年7 月1 日调整完毕，A井地面抽汲参数方案见表4。

表3 A井历年能耗测试情况

表4 A井地面抽汲参数方案

表5 A井压裂换大泵后能耗治理情况

3.2 平衡度调整

A 井2020 年7 月1 日调小参数后，电流平衡比由48.9%升至80.1%，但通过系统效率测试发现有功负值率为8.9%，负功依然存在。对此，结合该队春检设备维保进度安排，参考油气显示分析仪建议，在2020 年7 月17 日通过功率平衡法对该井实施平衡调整，A井调小参后有功电参曲线见图1。

图1 A井调小参后有功电参曲线

3.3 高能耗治理效果

通过实施一系列措施后，A井能耗治理效果显著：日耗电下降269.8 kWh，单耗下降1.13 kWh/t，功率因数提高0.051，系统效率上升26.86 个百分点，A 井压裂换大泵后能耗治理情况见表5，系统做负功情况消失，功率法调平衡后电参曲线见图2，截止11 月初共节省电费1.5 万元，取得了良好的经济效益。

图2 功率法调平衡后电参曲线

4 结论与认识

1）聚驱抽油机井要综合考虑因采出液浓度增加而导致流动特性变差等生产特点[8]，在保证产量要求的前提下，以供排协调为原则，从系统效率角度出发，适当降低沉没度，平衡泵效和能耗的关系。

2）增产措施后的油井是否需要换大抽汲设备需要做详细论证，避免装机过大造成浪费[9]。

3）选择合理的工作制度可以提高电流平衡比，但电流平衡比不能完全反映出电动机是否做负功。

4）功率法调平衡能有效改善抽油机作负功情况，同时可以降低耗电，提升整体系统效率[10]。