摘要：采油作業(yè)六區(qū)超稠油自1999年投入開發(fā)以來，隨著生產(chǎn)周期的不斷增長，超稠油井汽竄、套壞、出砂等矛盾日益突出，嚴重制約超稠油開發(fā)管理。超稠油井放噴末期，接力泵額定排量與油井實際產(chǎn)量相差大，生產(chǎn)末期油井抽汲排液能力大于油井供液能力時，抽汲系統(tǒng)的工況及抽汲效果變差。使用變頻技術則是抑制油井汽竄、出砂，控制生產(chǎn)壓差，解決接力泵額定排量與油井實際產(chǎn)量之間的矛盾，協(xié)調油井供、排能力的有效辦法。文中介紹了變頻技術原理，變頻技術現(xiàn)場應用過程及效果，展現(xiàn)了變頻技術在超稠油井生產(chǎn)管理中的應用價值。

關鍵詞：汽竄 出砂 生產(chǎn)壓差 變頻技術 現(xiàn)場應用

1.前 言

在有桿泵抽油系統(tǒng)中，當油井完井后，動態(tài)調整抽油機沖次是改變抽油機井工作參數(shù)最簡單、有效、快捷的方式。沖次的調整往往是通過人工更換電機皮帶輪或者使用可調速電機來實現(xiàn)，但沖次也只能局限在4min-1、6min-1之間，而且頻繁更換皮帶輪工人勞動強度大。另外超稠油井末期放噴，接力泵額定排量與油井實際產(chǎn)量相差大，導致平穩(wěn)放噴困難、易造成油層激動出砂。目前我區(qū)抽油機井最小沖次平均為5min-1,致使很多汽竄、出砂油井、生產(chǎn)壓差得不到合理控制，供液不足井（低產(chǎn)開）供、排能力不相協(xié)調。變頻技術實現(xiàn)了放噴接力泵低排量運行，抽油機的低沖次和無級可調沖次，可以方便的實現(xiàn)油井平穩(wěn)放噴、合理控制汽竄、出砂油井生產(chǎn)壓差，

協(xié)調低產(chǎn)井供、排能力，改善抽汲系統(tǒng)的工況和效果。

2.變頻技術原理

變頻技術是隨著電子技術的發(fā)展而逐漸成熟并廣泛應用于電動機的一種新技術，在降低電動機功耗，改善其運行狀況中取得了顯著的效果。在電機設計中為了充分發(fā)揮材料的性能，保持磁通量不變，需要電機工作在電壓與頻率之比為恒定值狀態(tài)，因為電機功率與電壓成正比例，所以不難證明功率與頻率也成正比。因此，下調頻率可以降低電機的輸出功率，從而達到降低油井生產(chǎn)沖次的目的。

3. 現(xiàn)場應用及實施效果

2006年以來，采油作業(yè)六區(qū)已經(jīng)實施了115井次放噴接力泵變頻及52井次抽油機變頻試驗，展現(xiàn)了良好的生產(chǎn)管理效果，主要表現(xiàn)在以下個方面:

3.1超稠油井末期平穩(wěn)放噴，抑制地層出砂

傳統(tǒng)的超稠油放噴井管理中，直接采油接力泵生產(chǎn)，對溫度、液量控制十分困難，往往因傳統(tǒng)接力泵排量過高（額定排量20m3/h）或無排量造成溫度和液量突然升高或降低引起油層激動出砂或者砂埋油層，而且接力泵磨損嚴重、電機損壞頻繁維護成本居高不下。

應用變頻技術有效解決了接力泵現(xiàn)場使用存在的問題，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）通過變頻調節(jié)接力泵電機的轉速，達到平穩(wěn)控液的目的，解決了啟泵后瞬間高液量造成油層激動出砂。

（2）有效避免接力泵空轉，減小接力泵運行時的震動載荷，從而減少接力泵磨損及泵上儀表的損壞率，節(jié)約大量維修費用。

（3）超稠油井粘度高，特別是在冬季時使用工頻啟動時，電流過高，容易以引起過載燒毀電機，使用變頻技術則能有效解決這一矛盾。

（4）通過頻率調節(jié)，能大量的節(jié)約用電，實現(xiàn)“降本增效”。

3.2嚴防倒井，延長油井檢泵周期

（1）穩(wěn)定流體產(chǎn)出速度，形成自然砂橋控砂。自然砂橋控砂主要是通過變頻技術降低油井生產(chǎn)沖次，控制油井產(chǎn)量來穩(wěn)定流體產(chǎn)出速度，在射孔炮眼處通過自然過濾堆積形成穩(wěn)定的砂橋，進而阻止砂粒迸入井筒防止砂卡泵，這種方法稱為自然砂橋控砂技術，其技術關鍵是控制好油層流體流速不能超過破壞砂橋的“臨界流速”。 “臨屆流速”的確定針對各個單井各不相同，目前尚處在摸索階段，我區(qū)通過摸索初步把嚴重出砂井液量控制在20m3/d左右，取得了一定的防砂效果。曙1-030144井是一口出砂、汽竄嚴重油井，上周期平均檢泵周期僅為16天，通過變頻技術的應用，有效降低了油井生產(chǎn)沖次（2.3 min-1），將該井初期產(chǎn)液由原來的平均35m3/d降至目前的平均18m3/d。

（2）由于抽油機沖次的降低，大大減小了泵的磨損次數(shù)，減輕了液面撞擊，從而以提高泵效，改善泵的工況。同時，機桿泵管的循環(huán)應力次數(shù)成倍降低，可以減少機桿泵管的慣性載荷、沖擊載荷。大部分抽油桿斷脫是由于勞損壞造成的，沖次的降低可以大大延長抽油桿的使用壽命。

3.3防竄開井，提高油井生產(chǎn)時率

（1）合理控制生產(chǎn)壓差，水中取油，超稠油井排水期過長一般分為兩種原因：一是受汽竄影響，現(xiàn)場汽竄多發(fā)生在多周期吞吐后，在某個方向上的井于井之間可能形成了高含水熱通道，此時從注汽井注入的蒸汽冷凝水發(fā)生粘性指進，即熱水很快竄到生產(chǎn)井，導致生產(chǎn)井高含水生產(chǎn)。利用變頻技術，降沖次控制生產(chǎn)壓差生產(chǎn)，關閉井間或縮小井間熱通道轉移汽竄能量，不僅可以恢復受竄井采油能力，在某種意義上來說還可以有效利用汽竄達到增產(chǎn)的目的。例如，杜84-32-176井于下泵開井正常時平均日產(chǎn)液40m3/d，產(chǎn)油15m3/d連續(xù)生產(chǎn)45天后受杜84-32-178井注汽影響防竄關井，12月3日開井后采用抽油機最低沖次4 min-1連續(xù)生產(chǎn)47天，始終高含水平均日產(chǎn)液量40 m3/d，平均含水高達97%。二是油層出水，地下水的流動性要好于超稠油的流動性，因此，高沖次、高壓差生產(chǎn)會導致地層水優(yōu)先于油被采出地面，井口表現(xiàn)為油井排水期過長。利用變頻技術，降低生產(chǎn)壓差使井下油水界面重新分布，抑制水層、發(fā)揮油層從而達到油井增產(chǎn)、縮短排水期的目的。

（2）汽竄井實現(xiàn)低沖次生產(chǎn)，提高油井開井時率。傳統(tǒng)的汽竄井管理法是提前關井，這種方法的缺點是很難把握汽竄井的開、關井時機，影響油井周期產(chǎn)量。 采油作業(yè)六區(qū)在水平井注汽期間共有館陶防竄井45口，按照以往管理經(jīng)驗其中有2口井需提前關井，我們充分利用變頻技術對汽竄油井采取不關井生產(chǎn)，控制生產(chǎn)液量，防止了地層激動出砂，提高油井的開井時率。

4.結論

應用變頻技術是保證超稠油井末期平穩(wěn)放噴，合理控制生產(chǎn)壓差，避免油層激動出砂，提高汽竄井開井時率，延長油井檢泵周期，協(xié)調低產(chǎn)井供、排能力，節(jié)能增效，改善抽汲工況的有效途徑，具有很好的應用前景。

參考文獻：

[1]羅英俊等，采油技術手冊.第3版.北京：石油工業(yè)出版社，2005.3

作者簡介：丁志河（1977-），男，助理工程師，2002年畢業(yè)于大慶石油學院，現(xiàn)任采油作業(yè)六區(qū)管理組長。