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低产油井效益化生产提速
中国石油间抽技术助推跨越式发展攻关纪实
  新闻来源:石油商报 2022-11-04 15:38  

  十几年不懈攻关,十几年推广应用,十几年成效尽显。

  十几年来,在油气和新能源分公司大力推动下,中国石油勘探开发研究院与各油田公司携手深耕低产井间抽技术,取得喜人成绩,明确了原油增产稳产和天然气持续快速上产的目标。

  据研发团队介绍,近年来,勘探院与油田公司围绕自动化、智能化、低碳化,解决了一道道技术难题,实现了从人工间抽向自动间抽、智能间抽的突破,正在向绿色间抽迈进,为低产油井效益化生产提供了技术利器,为绿色低碳发展贡献了力量。

  科学自动间抽 节能降耗觅良方

  近年来,习近平总书记十分关注我国能源的发展,相继做出了“加大国内油气勘探开发力度,保障国家能源安全”“能源的饭碗必须端在自己手里”等一系列重要指示。中国石油制定了“七年行动计划”,明确了国内原油2025年稳产1亿吨/年、天然气突破1600亿立方米/年的目标。

  然而,随着资源禀赋劣质化,油井低产低效态势严峻,中国石油日产液量小于5吨的机采井有9万余口,占开井总数的近50%,数量庞大,平均系统效率不足平均水平的一半,效益生产面临巨大挑战,提质增效和数字化转型成为低产低效油井可持续发展的必由之路。为此,勘探院和各油田把目光锁定在老油井连续抽油转间歇抽油技术上。

  间抽技术,就是通过周期性的停井待动液面恢复到一定位置后再开井生产,在保障产量的同时大幅降低生产能耗。以往,大部分间抽井都采用人工间开方式,采油工常常要翻山越岭启停抽油机,工作量大、效率低、成本高。间抽制度以经验为主,间开周期相对固定,管理粗放、液面波动大,影响稳产和节能降耗效果的发挥。

  为确定最佳的间抽制度,实现产量保持、能耗最低,勘探院专家与长庆、大庆等油田科技人员通力合作,逐井分析动液面下降和恢复规律,在统筹考虑地层供液和井筒排液协调的基础上,构建了产量—能耗综合效益优化目标函数,形成了间抽制度科学优化方法。油田工程师根据每口井的生产情况,一井一策制定间抽制度,有效解决了油井工作制度粗放的问题,系统效率提高5个百分点以上。为减少人工启停的工作量,他们设计了自动控制模块,将优化模型嵌入核心板,实现抽油机的自动启停控制,还可以在控制面板或者手机APP上设置、调整间抽制度,实现了从人工间抽到自动间抽的转变,提高了油井的系统效率,延长了检泵周期,减轻了采油工劳动强度。

  动态智能间抽 寻求技术新突破

  从自动间抽到智能间抽,可谓是间抽技术的一次跃进。这种跃进,须跨越成本、安全和优化3只“拦路虎”。勘探院组建了联合攻关团队,深入大庆、长庆、吉林、吐哈、辽河等油田现场,摸排各个作业区实际情况,与油田的科技人员共同制定建设和实施方案,加速了智能间抽技术在各油田的落地。

  市场上的智能控制装置均基于变频器,变频器价格较高、寿命短,一直是制约智能间抽装置成本的关键因素。2017年,勘探院采油所所长张建军通过多方调研,提出了用可控硅软启动器代替变频器的创新思路,可控硅价格便宜、结实耐用。勘探院采油所技术专家张喜顺带领团队攻克柔性驱动、渐进点动启动等多项技术难题,2018年初成功研发了首套基于可控硅的低成本智能控制装置。长庆油田经过多年探索,结合物联网建设情况提出了云端控制间抽模式,将间抽井纳入平台集中管理,实现制度批量下发;结合井组井数、液量等数据,确保错峰运行,并通过泵充满度对制度进行评价优化。以上两个技术解决了智能间抽控制柜成本高、投资回收期长的问题。

  针对安全问题,大庆油田研发了不停机间抽技术,采用变频器控制模式,自动调整间抽制度,在停抽时采用低频加载的方式实现曲柄摆动、杆柱蠕动,解决了井筒结蜡、地面安全等问题。

  针对优化问题,长庆、大庆等油田以示功图物联网建设模式为主,吉林等油田以电参数物联网建设模式为主,形成基于物联网数据的在线优化技术。特别是勘探院研究团队攻克了连续电参上下死点识别、工况智能诊断等技术,形成了基于电参数的间抽井低成本智能优化技术。

  解决了三只“拦路虎”,勘探院、各油田又建立了基于物联网数据反馈学习的间抽制度在线优化技术,实现了自学习自完善的智能调控、动态优化间抽制度,精确控制动液面波动,充分释放油井产能。与自动间抽相比,智能间抽的系统效率进一步提高2个百分点,能耗再降低15%以上,单井日产量提高0.1吨。同时,勘探院牵头开发了基于云端部署的油井智能优化管控平台,具备间抽模式优选、间抽制度优化、在线工况诊断、数字计量、远程管控等功能,与油井智能控制模块无缝对接,打造了“云—边”结合的控制模式。采油工在监控中心就可以对间抽井进行操控,实现了从“蓝领”向“白领”转变。

  智能间抽技术在各大油田广泛应用并得到了认可,现已应用1万井次以上,历经严寒、酷暑、风沙的考验。据张喜顺介绍,与连续抽油相比,智能间抽可显著提高系统效率、降低生产能耗、延长检泵周期,并提高管理效率,促进大幅减员增效。

  低碳绿色间抽 风光油井正可期

  2021年9月,中国石油集团提出了“六提升六创新”工程的具体工作要求,包括大力推广机采井间抽技术,实现节能减排、绿色发展。这是中国石油为实现“双碳”目标,在绿色低碳环保要求不断提高、机采系统面临节能挑战的情况下,对间抽技术提出的更高要求。

  为了因地制宜开展绿电与机采生产融合发展,加大清洁能源替代力度,勘探院、新疆、吉林等油田结合油井间抽工作制度与风光电间歇特征,统筹考虑不同区域风光绿电潜力、油井生产制度、投资成本等,开展多能融合、随动控制等间抽生产技术攻关,提出了“全绿电、绿电+储能、绿电+网电”3种多能互补供能新模式,将促进绿电与油井的充分融合,减少碳排放,推动公司绿色低碳发展战略。预期全面推广后,可进一步降低耗电约10亿千瓦时/年,相当于减少二氧化碳排放92万吨。

  低碳绿色间抽技术在节能降本方面展现出良好前景,但配套保障措施尚不完善,间歇式柔性用能与绿色能源的匹配机制与优化方法、储能配置优化、多能微网控制等关键技术还需进一步攻关研究,以绿电为主的经济可靠多能互补供能新模式还需进一步完善,绿色低成本智能间抽技术体系亟待建立。

  中国石油油气和新能源分公司制定了间抽技术“十四五”末实现5吨/日以下低产液井全覆盖的目标,同时大力推进风光绿能在间抽井的工业化应用。一是生产制度发生重大转变,间抽方式促进大幅度节能降耗,全面推广后,年节电可达18亿千瓦时以上,有效助力公司提质增效战略实施;二是生产用能方式发生重大转变,预计多能互补间抽生产可大幅提升油田绿电消纳率,大幅促进中国石油绿色低碳发展战略;三是生产管理向智能化方向转变,降低人工劳动80%以上,重塑采油工工作内涵。

  勘探院攻关团队与各油田公司正全力以赴持续提升智能间抽和低碳绿色间抽精细化水平,助推间抽技术全面铺开,为中国石油绿色低碳发展、数字化转型智能化发展作出更大贡献。

 
  【作者: 师俊峰 孙圆辉 张喜顺 孙艺真 张绍波】 关闭窗口
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