人工举升的作用是将油气开采至地面,是原油开采中的重要环节。人工举升工艺经过多年发展,先后出现了抽油机、潜油电泵、螺杆泵等不同的举升技术。中国从 20 世纪 70 年代中期开始大规模应用人工举升采油技术,截至2020年底,中国石油有近 24×104口机械采油井,占总油井数量的98%左右,产油量占总体产油量的>口机械采油井,占总油井数量的98%左右,产油量占总体产油量的 99%。随着油田进入开发中后期,人工举升的地位会越来越突出,以提升系统效率、延长检泵周期为目的的人工举升优化技术的重要性也日趋提升。课题组在此领域主要成果如下:
人工举升技术适应性评价方法
针对各种人工举升工艺,从油井性能指标角度评价每种工艺适用性,并赋予一定指标标值,结合各指标权重,综合计算个人工举升工艺加权综合得分,通过对比多种举升工艺综合得分即可优选合适的举升方案。
主要机械采油方式适应性综合评价指标推荐计算表
主指标 | 权重 | 子指标 | 有杆泵 | 电潜泵 | 气举 | 螺杆泵 |
排量 | 0.25 | 高产量(>200) | 2 | 4 | 4 | 2 |
中等产量(80-200) | 3 | 4 | 4 | 3 | ||
低产量(<80) | 4 | 1 | 0 | 4 | ||
泵深 | 0.25 | 大深度(>1500) | 1 | 3 | 4 | 0 |
中等深度(900-1500) | 3 | 4 | 4 | 3 | ||
小深度(<900) | 4 | 4 | 4 | 4 | ||
井下特征 | 0.1 | 斜井、定向井适应性 | 0 | 3 | 4 | 3 |
同井分采能力 | 2 | 1 | 1 | 1 | ||
小井眼井适应性 | 2 | 1 | 2 | 2 | ||
地面环境 | 0.1 | 边远地区、海上 | 1 | 2 | 2 | 2 |
油藏特性 | 0.2 | 高气油比原油 | 2 | 2 | 4 | 3 |
高粘度原油 | 2 | 3 | 1 | 4 | ||
产液含沙量<1% | 2 | 3 | 4 | 4 | ||
产液含沙量>1% | 0 | 0 | 3 | 4 | ||
产液含水 | 2 | 3 | 2 | 3 | ||
原油含蜡 | 2 | 3 | 1 | 4 | ||
结垢、腐蚀 | 1 | 1 | 2 | 2 | ||
高井温适应性 | 3 | 3 | 4 | 4 | ||
70 度以下井温适应性 | 2 | 0 | 4 | 2 | ||
机采设备 特点 | 0.1 | 易于调整产量 | 3 | 2 | 4 | 3 |
设备简易性 | 2 | 2 | 2 | 3 |
抽油机井柔性优化技术
抽油机井柔性优化原理为:通过智能控制电机转速,对抽油机运转扭矩“削峰填谷”,从而达到减轻地面传动和杆柱的疲劳程度、按油藏供液量自动调参、提高泵效并降低能耗与损耗、延长检泵周期的综合目的。
抽油机井柔性优化系统
柔性优化前后扭矩图
螺杆泵智能调参技术
结合螺杆泵工作特性,使用若干螺杆泵扬程及泵效参数对预设神经网络训练模型进行学习训练,获得用于表示泵扬程参数与泵效参数映射关系的泵效变化曲线;结合数据分布密度热力图和泵效变化曲线,确定螺杆泵宏观控制图边界。依托螺杆泵宏观控制图区分正常工况与非正常工况,并对非正常工况井的工作参数进行调整。
某日全油田工况诊断图
自动调参建议流程
电泵运行参数优化控制技术
为适应油井产能变化,选取电泵工作频率和油嘴尺寸为生产优化参数,基于井筒多相流压降计算方法与电潜泵相似准则,计算不同油嘴大小和工作频率下的VLP曲线与IPR曲线的交点值,得到不同油嘴大小和工作频率下系统协调生产的产量。通过综合调整油嘴尺寸与电泵工作频率,以确保电泵机组运行在其合理运行范围,从而达到提高泵效、延长机组寿命的目的。
运行优化流程图
节点分析示意图