淺析機(jī)采系統(tǒng)效率技術(shù)在某油田的推廣與應(yīng)用PPT課件

淺析機(jī)采系統(tǒng)效率技術(shù)在某油田的推廣與應(yīng)用,目錄,一、概述二、機(jī)械采油系統(tǒng)效率設(shè)計(jì)的原理三、理論研究及計(jì)算公式四、現(xiàn)場應(yīng)用效果分析五、經(jīng)濟(jì)效益分析六、結(jié)論及探討,一、概述,應(yīng)用抽油機(jī)井生產(chǎn)系統(tǒng)目的是將地面能量傳送給井筒中的油層產(chǎn)出流體使其被舉升至地面，整個(gè)系統(tǒng)的工作過程圍繞能量傳遞和轉(zhuǎn)化而進(jìn)行，而在能量的傳遞和轉(zhuǎn)化的每一環(huán)節(jié)均會(huì)產(chǎn)生一定的能量損失。提高抽油機(jī)井生產(chǎn)系統(tǒng)效率和效益是當(dāng)前形勢下的每一個(gè)油田生產(chǎn)的重要研究課題。抽油機(jī)井系統(tǒng)效率是抽油機(jī)井的節(jié)能降耗與經(jīng)濟(jì)效益、油田的技術(shù)裝備與技術(shù)管理水平等多方面的綜合反映。目前我國,.,4,一、概述,抽油機(jī)井生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，且系統(tǒng)效率低，影響著油氣田的開發(fā)效益。因此，針對油藏地質(zhì)與流體特點(diǎn)，運(yùn)用系統(tǒng)工程理論和方法，以經(jīng)濟(jì)效益和系統(tǒng)效率為目標(biāo)，分析抽油機(jī)井生產(chǎn)狀況，研究抽油機(jī)井生產(chǎn)系統(tǒng)的合理工作參數(shù)設(shè)計(jì)和設(shè)備配置以及節(jié)能降耗，是油田高效生產(chǎn)的重要途徑之一。系統(tǒng)效率是抽油機(jī)井經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，是機(jī)采能耗評(píng)價(jià)的主要標(biāo)志。其目的就是起到減少泵和油管漏失的作用；采用高性能的,.,5,一、概述,地面及井下設(shè)備以及優(yōu)化的設(shè)計(jì)參數(shù)來減少各種功率損失，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的；延長設(shè)備使用壽命、減少設(shè)備投資和維護(hù)費(fèi)用支出來提高經(jīng)濟(jì)效益和油田的管理水平。遼河油田分公司某采油廠已經(jīng)連續(xù)四年規(guī)模實(shí)施該項(xiàng)目,先后實(shí)施了490多井次。根據(jù)最新調(diào)查，我全廠的平均系統(tǒng)效率僅為14%-19%，遠(yuǎn)低于全國的平均系統(tǒng)效率26%這個(gè)指標(biāo)。因此我們引進(jìn)了一種有桿泵機(jī)械采油參數(shù)確定方法的能耗最低設(shè)計(jì)軟，,.,6,一、概述,實(shí)際應(yīng)用后系統(tǒng)效率大幅度提高了。系統(tǒng)效率由優(yōu)化前的19.34%提高到了29.8%，平均單井系統(tǒng)效率提高10%以上；單井平均日產(chǎn)液由優(yōu)化前14.6t/d提高到17.0t/d，單井平均提高了2.4t/d；輸入功率由優(yōu)化前的6.44KW下降到4.85KW，單井平均耗電下降了1.59KW；平均單井有功節(jié)電率達(dá)25%以上的顯著效果。一方面采用高性能的地面及井下設(shè)備以及能耗最低系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)來減少各種功率損失，從而達(dá)到,.,7,一、概述,節(jié)能降耗的目的；另一方面能夠延長油井檢泵周期，降低作業(yè)成本，并減少井下作業(yè)占井時(shí)間而增產(chǎn)原油；減少設(shè)備投資和維護(hù)費(fèi)用支出來提高經(jīng)濟(jì)效益和油田的管理水平，提高抽油機(jī)井生產(chǎn)系統(tǒng)的效率、達(dá)到節(jié)能降耗的目的。,.,8,目錄,一、概述二、機(jī)械采油系統(tǒng)效率設(shè)計(jì)的原理三、理論研究及計(jì)算公式四、現(xiàn)場應(yīng)用效果分析五、經(jīng)濟(jì)效益分析六、結(jié)論及探討,二、機(jī)械采油系統(tǒng)效率設(shè)計(jì)的原理,機(jī)械采油系統(tǒng)效率，是機(jī)械采油的有效功率與輸入功率的比值。也就是對每噸液量在100米舉升高度的相對能耗的評(píng)價(jià)。采用以能量消耗最低或以機(jī)采成本最低為原則的機(jī)采參數(shù)確定方法，利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的機(jī)采參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。其計(jì)算公式如下：,.,10,二、機(jī)械采油系統(tǒng)效率設(shè)計(jì)的原理,設(shè)計(jì)原理：是將有桿泵抽油系統(tǒng)輸入功率合理的劃分為幾個(gè)部分，并確定了各種功率的函數(shù)關(guān)系式，明確了輸入功率、機(jī)采效率同各種功率的關(guān)系，確定了油井檢泵周期同其相關(guān)因素的函數(shù)關(guān)系式。通過16項(xiàng)已知?jiǎng)?、靜態(tài)參數(shù)，設(shè)計(jì)出包括抽油機(jī)、電機(jī)型號(hào)、皮帶輪輪徑、管徑、桿柱鋼級(jí)、桿柱組合、沖程、沖次、泵徑和泵掛等8項(xiàng)檢、下泵技術(shù)參數(shù)，根據(jù)上述設(shè)計(jì)結(jié)果編制出現(xiàn)場施工方案。,.,11,二、機(jī)械采油系統(tǒng)效率設(shè)計(jì)的原理,與采用API標(biāo)準(zhǔn)或采油工藝原理為理論依據(jù)所設(shè)計(jì)的不同采油參數(shù)相比，經(jīng)過大慶油田、華北油田、江蘇油田、勝利油田、遼河油田連續(xù)5年規(guī)模化實(shí)施驗(yàn)證，該項(xiàng)技術(shù)能在原有的系統(tǒng)效率基礎(chǔ)上再提高系統(tǒng)效率10%以上，確屬目前國內(nèi)先進(jìn)水平。,.,12,目錄,一、概述二、機(jī)械采油系統(tǒng)效率設(shè)計(jì)的原理三、理論研究及計(jì)算公式四、現(xiàn)場應(yīng)用效果分析五、經(jīng)濟(jì)效益分析六、結(jié)論及探討,.,13,三、理論研究及計(jì)算公式,3.1系統(tǒng)效率實(shí)現(xiàn)率的概念系統(tǒng)效率實(shí)現(xiàn)率（用R表示）定義為抽油機(jī)井在目前的生產(chǎn)條件下的系統(tǒng)效率值（用表示）與在主要設(shè)備-抽油機(jī)不變的情況下完成相同的生產(chǎn)目標(biāo)理論上能夠?qū)崿F(xiàn)的最佳的系統(tǒng)效率值（用best表示）之比，定義式如下：R=/best100%從系統(tǒng)效率實(shí)現(xiàn)率的定義可以看出，對生產(chǎn)相對穩(wěn)定的同一油井或同一油田，其最佳的系統(tǒng)效率值是變化不大的，系統(tǒng)效率實(shí)現(xiàn)率的高低主要取決于該井或該油田系統(tǒng)效率的高低，因而系統(tǒng)效率實(shí)現(xiàn)率直接反映了該油井或油田的系統(tǒng)效率管理水平。,.,14,三、理論研究及計(jì)算公式,由系統(tǒng)效率實(shí)現(xiàn)率的定義，得到1-R=(best-)/best，該等式右邊代表了最佳系統(tǒng)效率值與目前系統(tǒng)效率值的差距與最佳系統(tǒng)效率值的比值，也等于生產(chǎn)目標(biāo)一致的情況下的實(shí)施提高系統(tǒng)效率的最佳節(jié)電率。因此一口油井或一個(gè)油田的系統(tǒng)效率實(shí)現(xiàn)率也直接反映了該油井或油田的提高系統(tǒng)效率的潛力大小。,.,15,三、理論研究及計(jì)算公式,在系統(tǒng)效率實(shí)現(xiàn)率定義中，系統(tǒng)效率受很多因素的影響，同樣地，系統(tǒng)效率最佳值best也受這些因素的影響，比值關(guān)系使得系統(tǒng)效率實(shí)現(xiàn)率R排除了各井自身因素的影響，從而使各抽油井在系統(tǒng)評(píng)價(jià)中具有一樣的起點(diǎn)。由此我們可以用系統(tǒng)效率實(shí)現(xiàn)率這一個(gè)指標(biāo)進(jìn)行單井、區(qū)塊、采油隊(duì)、采油廠和油公司之間的系統(tǒng)效率管理水平的評(píng)比。這將使系統(tǒng)效率管理工作變得科學(xué)、公平而簡單。,.,16,三、理論研究及計(jì)算公式,3.2系統(tǒng)效率實(shí)現(xiàn)率的計(jì)算方法系統(tǒng)效率實(shí)現(xiàn)率的定義中，目前的生產(chǎn)條件下的系統(tǒng)效率值可以按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測試得出，不具備測試條件也可按某一方法預(yù)測得出。系統(tǒng)效率實(shí)現(xiàn)率計(jì)算的核心是如何科學(xué)預(yù)測在主要設(shè)備-抽油機(jī)不變的情況下完成相同的生產(chǎn)目標(biāo)理論上能夠?qū)崿F(xiàn)的最佳的系統(tǒng)效率值。江蘇油田經(jīng)過多年研究與實(shí)踐驗(yàn)證，在系統(tǒng)效率預(yù)測方面形成了一套完整、有效的專利技術(shù)。,.,17,三、理論研究及計(jì)算公式,按照“一種有桿泵機(jī)械采油工藝參數(shù)確定方法”專利技術(shù)，對一口在一定的產(chǎn)液量、動(dòng)液面、油套壓的前提下的抽油機(jī)井，其電機(jī)輸入功率可以劃分為有效功率、地面損失功率、井下粘滯損失功率、井下滑動(dòng)損失功率、溶解氣膨脹功率五部分，輸入功率及系統(tǒng)效率可按下列公式進(jìn)行預(yù)測：（1）地面損失功率：,(1),.,18,三、理論研究及計(jì)算公式,（2）粘滯損失功率：,(2),式中ili為將下泵深度均分為N段，每段油管中的液體的平均粘度與對應(yīng)油管長度的乘積之和，它反映油管中液體粘度隨深度變化對粘滯損失功率的影響，其影響因素有油層溫度、井口溫度、原油析蠟溫度、產(chǎn)液量、含水率及脫氣原油粘度，其函數(shù)關(guān)系為,.,19,三、理論研究及計(jì)算公式,ili=C10(titw)+C20Ql(1-fw)(twtt)+C30(-fw2+1.2fw)+C4（3）由于從井底到井口各深度點(diǎn)所對應(yīng)的地層溫度是逐漸降低的，原油粘度也必然隨著溫度的變化而變化。,.,20,三、理論研究及計(jì)算公式,反映溫度變化對粘滯損失功率的影響的主要變量是井口溫度，其影響因素有油層溫度、地表溫度、產(chǎn)液量、含水率、動(dòng)液面及膨脹功率，其函數(shù)關(guān)系為:tt=K1（Ql+0.72Qlfw）（ti-t0）+K2（Ql+0.72Qlfw）H+K3Pe+K4（4）,.,21,三、理論研究及計(jì)算公式,（3）滑動(dòng)損失功率：（4）膨脹功率：當(dāng)PsPb且PwPs且PsPb時(shí)Pe=0（9）,(8),.,23,三、理論研究及計(jì)算公式,(5)有效功率：(6)產(chǎn)液量、輸入功率及系統(tǒng)效率：Pi=Pu+Pr+Pk+Pef-Pe(12)=Pef/Pi=Pef/(Pu+Pr+Pk+Pef-Pe)(13),(10),(11),.,24,三、理論研究及計(jì)算公式,式中Pu為地面損失功率，kW；Fu和Fd為光桿在上、下沖程中的平均載荷，kN；s為沖程，m；n為沖數(shù)，1/min；Pd為電機(jī)空載功率，kW；k1、k2分別為傳輸功率、光桿功率的傳導(dǎo)系數(shù)；Pr為粘滯損失功率，kW；i為第i段液體粘度，mPa.s；li為第i段油管長度，m；m為管徑桿徑比，無因次；ti,tt,t0,tw分別為地層溫度、井口油溫、地表溫度、原油結(jié)蠟溫度，；C1、C2、C3、C4、K1、K2、K3、K4為常數(shù)；,.,25,三、理論研究及計(jì)算公式,Pk為滑動(dòng)損失功率，kW；L為井斜的水平軌跡長度，m；qr為桿重度，N/m；fk為桿與管的磨擦系數(shù)；Pe為膨脹功率，kW；Ql和Qo分別為產(chǎn)液量、產(chǎn)油量，t/d；Pb為原油飽和壓力，Mpa；為溶解系數(shù)，m3/(m3.Mpa)；Ps為沉沒壓力，Mpa；Pw為井口油壓，Mpa；Pef為有效功率，kW；為混合液密度kg/m3；g為重力加速度，m/s2；H、h分別為動(dòng)液面深度和有效揚(yáng)程，m；Pi為電機(jī)輸入功率，kW；為系統(tǒng)效率，%；D為泵徑,m；p為泵效，%。,.,26,三、理論研究及計(jì)算公式,一口抽油機(jī)井最佳的系統(tǒng)效率值可按如下步驟獲得：（1）在保持抽油機(jī)不變的情況下以目前的生產(chǎn)目標(biāo)（及目前產(chǎn)液量、含水率、動(dòng)液面、油套壓）為基礎(chǔ)，將各種管徑、各種桿柱鋼級(jí)、各種泵徑與各種泵掛（對應(yīng)科學(xué)的桿柱組合）、各種沖程、各種沖次一一組合，每一種組合對應(yīng)著一種機(jī)采系統(tǒng)效率，即對應(yīng)著一種能量消耗和一種管、桿、泵的投入與年度損耗。,.,27,三、理論研究及計(jì)算公式,（2）根據(jù)輸入功率計(jì)算公式分別計(jì)算出每一種機(jī)采參數(shù)組合所對應(yīng)的輸入功率，計(jì)算出每一種組合相應(yīng)的年度耗電費(fèi)用，根據(jù)各種管柱、各種桿柱、各種泵的價(jià)格，計(jì)算出每一種組合相應(yīng)的年度機(jī)械損耗值，并考慮一次性投資的年利息。合計(jì)出每一組機(jī)采參數(shù)所對應(yīng)的機(jī)采年耗成本。（3）以輸入功率最低者或年耗成本最低者對應(yīng)的系統(tǒng)效率值為該井最佳的系統(tǒng)效率值。,.,28,目錄,一、概述二、機(jī)械采油系統(tǒng)效率設(shè)計(jì)的原理三、理論研究及計(jì)算公式四、現(xiàn)場應(yīng)用效果分析五、經(jīng)濟(jì)效益分析六、結(jié)論及探討,.,29,四、現(xiàn)場應(yīng)用效果分析,2006年在我廠共實(shí)施該技術(shù)160井次，共投入83.2萬元。平均單井日產(chǎn)液量提高了2.4t；單井平均日耗電下降了1.59kw；平均單井系統(tǒng)效率提高了10.18%；平均單井有功節(jié)電率為24.69%；創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益49.28萬元，同時(shí)可延長檢泵周期的效益并未計(jì)算在內(nèi)。2006年11月由工藝研究所、廠技術(shù)監(jiān)督站及作業(yè)區(qū)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人與乙方測試人員，在現(xiàn)場隨機(jī)抽檢達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的油井91口，經(jīng)過準(zhǔn)確計(jì)算，,.,30,四、現(xiàn)場應(yīng)用效果分析,質(zhì)檢站核實(shí)確認(rèn)后，得到抽測結(jié)果如表1所示：,表1機(jī)采系統(tǒng)效率設(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)施前后效果評(píng)價(jià)表,.,31,四、現(xiàn)場應(yīng)用效果分析,由表1可知：單井平均日產(chǎn)液由14.6t提高到17.0t，單井日均提高了2.4t；有用功率由1.241Kw提高到1.430Kw，單井平均提高了0.189kw；輸入功率由優(yōu)化前的6.44kw下降到4.85kw，單井平均耗電下降了1.59kw；系統(tǒng)效率由優(yōu)化前的19.28提高到29.46，平均單井系統(tǒng)效率提高了10.18%；平均單井有功節(jié)電率為24.69，當(dāng)然產(chǎn)量的提高與部分井的注汽有關(guān)。但是即使在產(chǎn)量增加的情況下，能耗卻下降了24.69。,.,32,四、現(xiàn)場應(yīng)用效果分析,4.5優(yōu)化效果分析對已經(jīng)驗(yàn)收的91口油井進(jìn)行細(xì)化，以便分析出優(yōu)化效果及其規(guī)律，把系統(tǒng)效率與產(chǎn)液量分別按5個(gè)等級(jí)劃分，將優(yōu)化前后數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，具體數(shù)據(jù)見表2與表3：,表2已驗(yàn)收油井優(yōu)化前后系統(tǒng)效率分段統(tǒng)計(jì)表,.,33,四、現(xiàn)場應(yīng)用效果分析,表3驗(yàn)收油井優(yōu)化前后日均產(chǎn)液量分段統(tǒng)計(jì)表,.,34,四、現(xiàn)場應(yīng)用效果分析,由表2與表3優(yōu)化結(jié)果分析：,.,35,四、現(xiàn)場應(yīng)用效果分析,4.6低效油井分析在抽測的91口油井中只有錦45-14更14與錦607-58-661效果不好，優(yōu)化前后主要參數(shù)見表4：,表4低效油井優(yōu)化前后主要參數(shù)表,.,36,四、現(xiàn)場應(yīng)用效果分析,由表2與表3優(yōu)化結(jié)果分析：分析原因有以下兩點(diǎn),.,37,四、現(xiàn)場應(yīng)用效果分析,2003-2006年優(yōu)化前后主要參數(shù)表,.,38,四、現(xiàn)場應(yīng)用效果分析,從上圖可看出，稀油井的實(shí)施效果明顯好于稠油井，但平均系統(tǒng)效率都提高了10%以上，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。,.,39,全國各油田推廣應(yīng)用,遼河油田,自2002年已連續(xù)五年將其列為規(guī)模實(shí)施項(xiàng)目。（累計(jì)實(shí)施3672口井）,勝利油田,2004年率先買斷了該項(xiàng)發(fā)明技術(shù)在該油田的實(shí)施許可，將從當(dāng)年起在全油田抽油機(jī)井上全面推廣。(2686）,大慶油田,至今已完成小型試驗(yàn)（11口井）和中型試驗(yàn)性推廣（771口井），待全面推廣,.,40,在遼河油田的試驗(yàn)效果：歡喜嶺采油廠22口井,輸入功率從9.80kW降至6.62kW，降低3.12kW，節(jié)電率31.8%；平均機(jī)采系統(tǒng)效率提高了12.12個(gè)百分點(diǎn)。,.,41,在遼河油田的推廣應(yīng)用,實(shí)施井?dāng)?shù)：3672口輸入功率：從9.30kW降至6.50kW，降低2.80kW節(jié)電率：30.08%系統(tǒng)效率：從22.26%提高到38.70%，提高12.45個(gè)百分點(diǎn),.,42,應(yīng)用前景,國內(nèi)共有在用抽油機(jī)井約10萬口，若全面應(yīng)用該技術(shù)，年實(shí)際節(jié)電約29億kWh（度）。同時(shí)，檢泵作業(yè)周期也將得到相應(yīng)的延長，檢泵作業(yè)成本隨之降低。在全世界范圍內(nèi)共有93萬口抽油機(jī)井，若全面應(yīng)用該技術(shù)，年可節(jié)電270億kWh（度）。,.,43,目錄,一、概述二、機(jī)械采油系統(tǒng)效率設(shè)計(jì)的原理三、理論研究及計(jì)算公式四、現(xiàn)場應(yīng)用效果分析五、經(jīng)濟(jì)效益分析六、結(jié)論及探討,.,