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油井动液面闭环控制技术在油田生产中的应用

油井动液面是反映地层供液能力的重要指标, 及时掌握动液面情况, 合理调整抽油泵沉没度, 使抽油泵吸入口压力稳定在一个合理的范围内, 是提高油井工作效率、 保证油井稳产的重要措施。
实现动液面闭环自动控制, 就达了到油井供液能力与采液能力的自适应, 在产量和效率最优化的情况下, 经过就地或远程闭环控制, 改变机采系统的冲次或转速, 使油井始终处于最优的开采状态, 从而达到了增产降耗的目的。
华北石油浩普科技有限公司( ) 一直致力于动液面技术的研究工作。经过多年的研究开发, 终于使利用示功图推算动液面技术日渐成熟。示功图推算动液面技术的现实, 使动液面闭环控制技术迈上了一个新的台阶。
熟悉油田生产的人们都知道, 当前国内实现动液面测量的技术, 大概有以下几种:
一、 利用测井仪器、 井下安装压力传感器并利用作业机会回收压力传感器再推算动液面等等。这样的技术, 测量的动液面是比较准确的。可是, 由于仪器和作业费用很高, 不具备市场推广价值。
二、 利用回声仪技术, 由采油厂测量工定期测量动液面。这是当前国内各个油田普遍采取的一种办法。这种技术的优点的是动液面相对准确度高, 缺点是无法得到实时的数据, 由于发声介质使用无弹头火药子弹或氮气瓶声弹, 工作有一定的危险性, 而且每年的作业费用( 人工、 车辆、 子弹) 也是一个不小的数目。
三、 油井现场安装电动气枪、 电动氮气瓶, 这样倒是实现了连续的在线测量, 可是, 一个油井几万元的设备费用, 也使得这样的技术难以普遍使用, 而且发声设备在现场容易出现问题, 一个小时发声一次的计划有时无法实现。
四、 利用示功图推算动液面的技术, 实时在线的就能够得到动液面数据, 使得油田对井筒的管理翻开了新的一页。这个技术的优点是动液面相对准确, 完全满足生产需求; 随着功图技术在油田的普及, 推算动液面的技术在现场几乎不用增加任何费用, 成本几乎为零。这个技术的缺点就是还不能完全离开回声仪的测试数据, 特别是软件第一次运算出的动液面, 需要和回声仪的数据校正一下, 然后在油井一个相对稳定时间内( 半年、 一年或者更长时间) 就不用再校正了。动液面数据相对准确( 误差率≤10%) 。
华北石油浩普科技有限公司自 在华北油田实施了100口油井的动液面闭环控制技术, 、 陆续在华北、 大港、 唐海等油田又实施了上百口油井的动液面技术。功图推算动液面技术深受油田领导的赞赏。
动液面闭环控制案例:
1、 ( 华北油田) 。京242X1井应用分析

已知条件: 京242X1井泵深800m, 产液量很低, 因此合理沉没度设定较大值, 为200m。
11月6日9:55, 系统检测到动液面深度为588m, 沉没度( 800－588) ＝222m＞合理沉没度200m, 进入调参区域, 随即启动调参程序, 电机转速从低速变高速。至10:55计量点, 冲次从3.5提至4.5; 计算产液量从1.4t/d增至2.5t/d; 液面深度从588m降至727m, 沉没度减少139m, 地面效率增加3.1％, 泵效降低1.5％, 泵况诊断为供液不足和气体影响。
综合评价: 此次调参符合优化设计要求, 泵况供液不足特征明显, 诊断正确。虽然泵效略有降低, 但地面效率有所增加, 综合效益仍保持为正值, 调参成功。

2、 雁63—7井应用分析
该井投产较晚, 11月22投产, 12月5日动液面闭环控制系统启动。下泵深度1951.46m。合理沉没度设定300m, 恢复调参缓冲区设定100m。
由于新井投产供液能力比较强, 井筒内蓄积液量多, 因此动液面处于较浅位置, 12月5日供排系统启动后便进行了加速调参, 随后的液面逐渐下降至1460m左右, 仍在设定合理沉没度以上。从12月4日和12月6日的工况分析, 加速调参前后, 冲次从3.05变为4.25, 泵效增加1％, 计算产液量从13.3t增至14t, 工况分析均为泵工作正常。调参成功, 诊断正确。

应用效果及经济效益
1、 应用效果。对于低产井, 若采用人为控制定时起停间抽, 由于片面追求产量, 容易出现实际抽油时间大于必要抽油时间的情形, 以至造成空抽。实施动液面闭环控制控制措施后, 在检测到沉没度低于设定值或临界空抽时即刻调整运转模式, 使之处于低速运转状态或自动停机, 避免出现空抽现象。
由于使用了变频调速技术, 合理控制抽油时间和电机转速, 可减少了电量消耗15％－30％。相对于人为的定时间抽而言, 动液面闭环控制可使正常出液的井保持适当的液面沉没度, 及时排出井筒内超量蓄积的液体, 可增加产量1％～4％。另一方面, 由于减少或避免了空抽, 使得设备降低了因干摩或液击造成的损坏, 可使井下和地面设备的磨损程度减少25％～30％。
2、 经济效益计算
动液面闭环控制技术投入应用后, 由于提高系统效率、 减少设备维护、 节电、 增油等方面的作用, 可产生直接或间接的经济效益。
动液面闭环控制在华北油田从 开始实施, 到 中旬结束。
完成的措施井当前累计增油920吨。
全部措施完成, 增油总量达到6000吨,
6920×(5148－750)＝3043万元
预计减少检泵作业50次,
3×50＝150万元
按变频调速技术最低节能率15％, 每口井电机平均功率37KW计算, 预计节约电能
37 kW•h×15％×24( 小时) ×700天×0.72( 平均电价) ×100( 井) ＝671万元
2年时间预测总经济效益: 3043＋150＋671＝3864万元
3、 社会经济效益评估
①避免了空抽和液击现象, 设备的磨损程度明显降低, 可减少检泵作业费用。
②提高了系统效率, 单井耗电量明显降低, 可节约电费。
③无线示功图及液面自动测试和计产技术, 减轻了人工测试的劳动强度。
④, 功图动液面技术, 油井现场不用再投资, 实现了资源共享, 避免了重复建设, 节省了投资费用。
⑤管理和技术水平的提高, 有利于合理优化工作参数、 安全运行, 都会带来综合的社会经济效益。