采油生产过程中的节能降耗技术分析.pdf

oetroleum Engineering石油工程采油生产过程中的节能降耗技术分析贺洋延长油田股份有限公司志丹采油厂陕西延安7 17 50 0摘要在当前油田生产的过程中，抽油机能耗较高，对油田生产经济效益会产生一定的影响。通过分析石油机采过程中的能耗损失，提出油井智能间开技术，降低油田生产过程中的能量消耗,提高油田生产的经济效益。关键词?采油节能降耗技术?间开中图分类号TE355文献标志码B文章编号16 7 2-9 3 2 3 (2 0 2 3)0 8-0 16 2-0 4目前,某油田某采油厂油井总开井4 0 0 0 多口,产量低于1m/d的油井有6 0 0 口，占开井数的15%，低于2m/d的油井则更多达150 0 口。多数油井供液能力已不能满足设备采出能力，且已经是最小参数生产,通过调参来提高效率的空间较小，不间断抽油只会增加机采设备磨损和电能损耗，降低设备寿命和增加采油成本。因此，为了提升油井管理精细化，我们利用多年的数字化应用配套基础，适时开展油井间开技术攻关，摸清低产井出液动态，借助抽油机远程启停、基础网络通讯配套、应用先进技术算法，开展了油井智能间开技术应用。1智能间开技术概述近年来，油井间开生产已经成为各大油田机采井降本增效的有效方式之一。在持续加强间开井管理,实施效果明显，但间开生产还存在以下问题：(1）间开制度优选方案不规范，大多以地质技术人员根据低压测井数据和经验来判断地层出液规律并制定间开制度，费时费力。(2）间开选井依据不充分，主要依据单井日产液量1621石油化工建设2 0 2 3.0 8或产油量，仅凭借技术人员进行判断，选井依据(条件)不充分，间开制度不够严谨。(3）间开管理难度大,现场主要采取人工间开，油田现场油井较为分散,增加了间开井现场管理的难度。(4）部分区块采用远程控制间开，但抽油机启停无约束，存在一定安全隐患。为解决以上问题，开展了边缘计算间开技术研究，用数字化技术、智能化分析,实现油井智能间开。1.1边缘计算边缘计算是指在更接近数据生成的位置来处理、分析和存储数据，从而实现快捷且近乎实时的分析和响应。机采范畴的“边缘即为抽油机井口”，油田数字化采用边缘计算有如下优势：提升数据处理速度，将数据处理和分析转移到边缘有助于加快数据处理，这在准实时应用中至关重要。减少网络带宽占用。边缘端处理，减少网络发送到云端的数据量，有效降低数据传输量和减少网络带宽资源占用。同时，借助在边缘存储和处理数据的能力，可提高云连接中断时的可靠性。增强的安全可靠性，边缘计算可避免网络数据传输，减少云端数据被干扰、被影响，从而提高o/qoMAx=1-a(Pwt/PR)-(1-a)(Pwf/PR)2oetroleum Engineering石油工程数据安全性、可靠性。1.01.2常规功图计产方法0.90.8常规功图计产方法一般是采用Gibbs方程算法将地0.7面功图转换成泵功图，再根据泵功图计算有效冲程，进而0.60.5计算油井产量，需要大量的参数支持，所以需要构建相应0.4的数据库，数据需要较大存储空间；计算需要强大的算力0.3支持；如采用“云端本地”相结合的方法，数据传输量0.20.1大，需强大的网络支持；不能快速得到产量，不利于摸索出0.00.0液规律；需配置强大算力的PC做数据处理，可靠性和经济性都不好,RTU到PC还需要网络传输，后端服务器运算，效率受限，不是真正的边缘计算。1.3雷氏能谱法低产油井开抽以后示功图会不断变化，有效冲程变小,产量降低,Legs法(雷氏能谱法),可随时求得每一冲次的产量，分析产液能力。Legs法将示功图变换成泵功图,求取有效冲程，根据泵径和修正系数来计算产量，分析井下效率构成。Legs法无需复杂的参数,适合边缘计算应用。雷氏能谱法计算产量示意图见图1。LEGS泵功图55负载QN）一地面示功图上行载荷Gup53514947刀把载荷Gmd454341下行载荷Gdn3937351.4边缘计算的算法模型油井产量与流压之间的关系曲线，反映了油藏向油井的供液能力。而油井的流人动态是不断变化的，间抽制度也要不断进行动态优化。因此,在前端应用RTU的算力来实现边缘计算，实时分析泵充满度及油井供排协调变化情况，实现工况诊断、功图计产及动液面计算，自动识别有效冲程和柱塞冲程是实现边缘计算智能间抽的有效办法。详见图2 和图3。技术研究和实践都证明，泵的充满度与液面高度之间存在对应关系,Legs 法可得到实时的充满度,结合井筒结构数据，可以推算井内液面变化的趋势，计算和评估各种间抽制度对产量的影响。最佳间开制度的核心是寻求在停井后减少的产量与连续空抽开采所带来的设备损a=oa=1a=0.1a=0.9a=0.2a+0.8沃格尔曲线只是a=0.2的一个特例0.10.2图2 井产量比与流压比关系曲线XXX井示功图有效冲程随液面变化曲线动液面深度（m）1,0501,0251,000975950925900875850#号：D80-40耗、电力消耗间得最优关系，以效益比最佳为最优的间开日期：2 0 18 12 2 2制度。时简：17:2 3冲次：3.16 次冲程：1.6 1m最天负载：50.99kT最小负载：38.01k作功量：13.68kT光杆功率：72kW有效冲程Sa1活塞冲程Sp光杆冲程Sr图1雷氏能谱法计算产量qo/qoMAX0.30.4开井时泵充满度变化曲线开井液面下降曲线1020图3 井示功图有效冲程随液面变化曲线Legs法基于示功图的模型和抽油机井的运行机理，仅依据地面示功图，通过合理的图形变换，消除了随机干扰、动态载荷、抽油杆波动和抽油杆拉伸等4 项因素的影响，得到类似于泵功图的“拟泵功图”；再求得柱塞冲程和2行程（m）有效冲程，进而计算出油井产量。经试验数据比对,Legs法可求取99%以上示功图的有效冲程，分辨率为0.0 5m。与SCADA平台上求得的泵功图符合度很高，通过边缘计算后上传的数据更少更有效，可以大幅减少对网络、计算机、数据库的工作压力。2智能间开技术现场应用现场选取5口井开展了智能间开技术试验，配套强大运算能力的井RTU，安装5套间开控制柜。配套井口智能RTU,具有自主学习功能,依据算法可得到的实时产量数据，推算出动液面，摸索出液规律、制定间抽工作制度、实现自动间开或远程设置，解决了人工摸索出液规律制定间开制度费时费力的问题。开发间开井管理平台，统一管理间开井的产状、工况和能耗等数据，进行优化分析以及间抽制度的辅助决策，提高工作效率，该平台具有工况分11630.5关井液面恢复曲线时间（分30400.65060石油化工建设2 0 2 3.0 80.77080901001101200.80.9有效冲程比（%)120100806040.201.0Poetroleum Engineering石油工程析、功图对比、间抽管理及系统效率等14 个功能模块。研究了3 种间抽控制模式，提高工作效率。2.1设定时长间抽设定时长间抽是指设置停井时长及之后开井时长，1-120h是指最低可设1h，最大可设12 0 h,如 开井时间3,关井时间2 是指开井3 h后停井2 h,然后再开井3 h，如此往复。2.2指定时间抽指定时间抽是指设置具体的时间点启停抽油机，如5点停井，9点启井；13 点停，16 点启2 2 点停，然后凌晨1点启；如此往复循环。2.3边缘计算智能间抽利用LEGS法将示功图转化为泵功图，识别有效冲程，自动推算供液能力，自动设定开抽和停机时间。实时在线的产液和电耗计量，可及时发现油井产量异常，掌握能耗状态。通过技术试验，利用LEGS净冲程趋势法模型预测关井后沉没度的变化曲线，可用于指导间抽制度的制定和方案检查。出现空抽现象。该井2 4 h生产，平均日产液量0.94 0 m，平均日耗电8 6.4 kWh。智能间抽后，平均日产液量0.936m3,平均日耗电7 1.3 kW-h,在保持产液量不降的情况下，平均节电率达到17.5%，到9月份节电率达到53.72%。智能间抽使地层能量得到间歇性恢复，开抽过程中示功图显示泵充满度明显提高，平均泵效由19.16%上升到4 7.4 9%，提高了2 8.3 个百分点。通过智能间抽改善泵的充满度后，有效功率得到提升，提高了系统效率，平均系统效率由8.2 4%上升到15.2 3%，提高了6.99个百分点。智能间抽有效减少了抽油机的运行时间，节约了电能，间抽井平均日耗电由90.2 5kWh下降到4 5kWh，节电率达到50.2 4%。经过市场价格测算，设备投资费用=6.3 7(元/h),设备维修费用=2.8 2(元/h),平均电价=0.6(元/kWh),原油价格=4 8 0 0(元吨），4 口智能间抽井每日节省抽油费用18 1元，每日影响产液0.0 0 5m，平均含水6 3.7%，影响产油价值7.7 5元，每日直接经济效益17 3.2 5元，折算每井每年经济效率158 0 9元。3智能间开技术节能降耗效果在时间（T)对应的开井沉没度曲线上画一条水平线就可以得出关井时间（T）,则总开关时间T=T+Tg；再以总开关时间为周期，画几个周期的液面曲线，以此模型进行边缘计算，设计间抽方案。项目平台可更准确地计算单井系统效率，统计区块报表，减轻了基层人员的测试和分析工作量。详见图4。6905等深的工作液可346174TK0一开#一关#图4 开关井沉没度模拟曲线智能间抽应用效果明显，H89井5月19日至2 9日在2 4 h运行制度中，于2 2、2 3、2 8、2 9等4 日均出现空抽现象,5月2 2 日该井只在17：0 3-2 2：12 时之间有产液量，其它时间动液面在泵口，示功图显示无充满度，无产量。H89井自5月3 0 日调整为智能间抽模式后，没有再1641石石油化工建设2 0 2 3.0 84结论持续研发升级油井智能间开技术是我们每一位石油人的目标任务，不断结合生产实际，持续跟踪应用效果，优化模型算法,结合油藏特征、油井出液特点，明确在保产量的基础上，努力挖潜提升泵效、系统效率和管理效率，促进节能降耗的技术思路，持续研发的油井智能间开系列技术,为油井精细化管理、智能采油厂建设提供了有力的技术支撑，为我厂高质量发展贡献技术力量。参考文献等深的工作液面等深的工作液面TG17401郭晓斌.新时期采油厂集输系统节能降耗技术研究 J.中国石油和化工标准与质量，2 0 17,3 7(12)：17 5-17 6.2张春强.新立采油厂集输系统节能降耗技术研究 D.大庆：东北34805220开井时间MINXXXX开井时间占比%4 5.3关井时间MINXXXX总产液量占比%95.2时间（min)石油大学,2 0 12.3唐永辉.机械采油过程中节能降耗技术的应用探究 J.中国化工贸易,2 0 15,(11):2 6 6.4游洋,李晓彦,宋璐璐，等.节能降耗技术在机械采油中的应用分析 J.科学与财富,2 0 17(13)。5宋冰节能降耗技术在机械采油中的应用 石油石化节能，2012,(2):12-13.6李盼,汪鸿鹏，李超，等.抽油机节能方法探析 J.化学工程与装备,2 0 15,(0 2):11-12.oetroleum Engineering石油工程7张波，周世德，张亚利，等.机械采油效率影响因素研究 .中国9马崇军.浅析修井作业工艺技术研究 J.中国石油和化工标准与设备工程,2 0 12,(0 1)55-57.质量,2 0 12,3 3(15):10 67胥宏图,冯耀民.水平井修井工艺技术探讨 J.中国化工贸易，10刘冬.机械采油系统变频调速控制技术的应用和效果分析 J.化2014,(2):105.学工程与装备,2 0 16,(11):3 7-3 8。8杨继光.关于对油田井下作业大修施工技术的探讨 .中国化工贸易,2 0 15,7(3 3):2 0 2.(收稿日期：2 0 2 3-0 6-0 2)(上接8 5 页)5主要几点质量问题及原因分析5.1附着力不达标主要原因：涂层内聚力不足；道间涂刷间隔时间较长；除尘不干净。保证措施：选用成熟的产品和油漆组合，施工前必须对油漆进行抽检，合格才可使用；严格按厂家使用说明控制道间涂刷时间，不宜过早也不宜过迟；除锈后，应进行洁净度检查。5.2锐边和焊缝等处返锈主要原因：涂刷不易达到的地方；未对边角和焊缝等边打磨至圆滑过渡，容易造成平面清理不彻底。保证措施：对边角和焊缝进行预涂，并检查合格后再进行大面各涂刷；遇到锐边应打磨半径为2 mm的圆角，焊接接头及表面有2 mm以上的凸出或有锋利凸出时，砂轮打磨光滑；深度在0.8 mm以上的凹坑要进行补焊处理。5.3流挂主要原因：一次涂刷过厚，稀释剂加入过量；施工温度较低导致漆膜干燥较慢；作业人员未及时涂刷均匀。保证措施：严格按设计要求和厂家指导书要求控制每次涂刷厚度；施工环境温度低过设计和厂家说明书温度时，禁止施工；现场作业人员施工应保证完整性，油漆应及时涂刷均匀。5.4漆膜干燥后，整个或局部表面分布着不规则形状的凸起颗粒的现象主要原因：涂料未过滤；稀释剂不配套，树脂颗粒析出；喷枪距表面过远，溶剂挥发；喷涂嘴径过小，压力大。保证措施：油漆应使用气动搅拌器搅拌均匀，并用306 0 目过滤网过滤后使用；稀释剂选用应按设计及厂家说明进行；喷枪距钢材表面宜3 0 0 50 0 mm；喷涂压力应根据距离与现场风速选择，不宜过大。5.5起皱主要原因：涂层表面干燥快，而涂层内部的溶剂挥发较慢；后道涂层中含有强溶剂软化前道涂层并挥发较慢；前道涂层未固化完全就复涂后续涂层。保证措施：严格按设计及厂家说明控制每道涂层厚度，保证干燥均匀；严格按厂家说明进行油漆调配，未经厂家同意和实验验证，不得更改配方；每道涂层间隔时间应符合厂家要求。6结语针对新建装置钢结构防腐，质量控制重点在防腐预制场的除锈和底漆；进度控制重点在安装现场的中间漆和面漆涂刷，现场交叉作业多，又多为高处作业危险系数大。只有通过合理地施工工序安排，才能保证新建装置钢结构的顺利完成。参考文献1 SH/T3606-2011石油化工油漆防腐蚀工程施工技术规程 S.北京：中国石化出版社。2SH/T3022-2019石油化工设备和管道油漆防腐蚀设计规范 S.北京：中国石化出版社.3SH/T3548-2011石油化工油漆防腐工程施工质量验收规范 S.北京：中国石化出版社，4GB8923.1-2011涂装前钢材表面锈蚀表面等级及除锈等级 S.北京：中国标准出版社：(收稿日期：2 0 2 3-0 5-16)