电泵井智能化采油工艺技术研究

电泵井智能化采油工艺技术研究

甄浩，王曌，薛小宝

（延长油田股份有限公司杏子川采油厂勘探开发研究所，陕西延安717400）

摘要：为了探究电泵井智能化采油工艺技术的当前运用情况与下部发展契机。通过大量文献的阅读，对相关技术的国内外研究现状进行系统性综述，确立了电泵自身运行参数微调优化、生产工艺实时调节优化、大数据框架下的智能井技术三大热门研究议题。然后根据笔者多年工作经验全景展示油田电泵－智能气举管柱工艺和潜油电泵井下多参数监测工艺相关运用情况，为同行提供建设性意见。

关键词：油田；电潜泵；采油；监测

中图分类号TE93文献识别码A文章编号：1001-5922（2019）07-0031-04

Research on Intelligent Oil Production Technology

of Electric Pump Well

ZHEN Hao，WANG Zhao，XUE Xiao-bao

（Exploration and Development Research Institute of Xingzichuan Oil Production Plant，Yanchang Oilfield Co.，

Ltd.，Yan'an Shaanxi717400，China）

Abstract：In order to explore the current application of intelligent oil recovery technology in electric pump wells and the opportunity for lower development.Through reading a large number of literatures，this paper systematically summarizes the research status of related technologies at home and abroad，and establishes three hot research topics：fine-tuning optimization of pump operation parameters，real-time opti⁃mization of production process and intelligent well technology under the framework of big data.Then，ac⁃cording to the author's many years of work experience，the application of electric pump-intelligent gas lift string technology and multi-parameter monitoring technology of submersible electric pump in offshore oil⁃field are displayed in a panoramic way，providing constructive suggestions for colleagues.

Key words：oilfield；electric submersible pump；oil recovery；monitoring

电潜泵采油工艺由来已久。在设备制造和现场运用上较为成熟，但在大数据和计算机技术高速发达的今天。以智能化为发展构想的数字化油田将是石油工业腾飞的契机，当前在采油工艺革新上往往的基于井下工具和配套管柱的结构性优化，不能规避“傻、大、粗”的传统石油工业壁垒[1]。而运用高科技现代化的仪表自动化技术能全面引入大数据计算机处理的优势，全面实现智能化采油工艺技术良性发展[2]。本文基于笔者多年工作经验，以电泵井智能化采油工艺技术为研究议题，展开相关探讨，为同行提供建设性

收稿日期：2019-07-06

作者简介：甄浩（1991-），男，汉族，陕西子长人，主要从事注采工艺研究工作。

意见。

1国内外研究现状

电潜泵在石油开发领域运用较广，常部署于产液量较高的单井。该设备的工作原理为常规多级离心泵经过特殊处理后在耐腐蚀和耐高温方面得到显著提升。并允许有一定工作间隙以适应地层产气、出砂、结蜡以及高粘度流体多项流输送。动力配给方面运用防爆电缆在铠装保护下通过井筒连接至地面进行井下电机供电。并最终通过多级离心泵进行油气的定量举升。在塔里木油田等高产区该种采油工艺运用较为广泛，运行方式上，由于变频技术的广泛运用，节能效果显著。但是当前的控制还是以较为单一而稳定的开环为主。开环通俗来说即为输入参数与输出参数关联性弱或者毫无关联性，相应数据不联通、无反馈。所以相应的系统运行为设计设定的固定值，不能根据当前情况和动态工作参数进行实时的调整。在生产井需要调整后，只能通过上作业的方式进行人工起泵并更换油嘴或者运用频率调整的方式进行产液量的调节。在时间成本和人工成本上较高，综合可操作性繁琐。而地层出液量及其介质综合性质往往成动态变化趋势，需要实时监控并根据当前功率及其泵体出液量动态调节，以达到最大化优化生产工艺的前提下提供机泵使用寿命。而运用自动化仪表执行实时数据反馈式的闭环式调节，能在数据链共享的前提下运用相关数学模型进行系统优化和产量预测，有凭有据的通过输入得到输出，改善相应生产形势，提供系统运行效率。同时闭环控制还能进行不同智能化硬件设备和软件设备的添加，使得调整时效性得到提高，全面实现自动控制。平衡产液量与供液量等多项参数，在保证设备完好率的同时延长设备寿命。以下将通过电泵自身运行参数微调优化、生产工艺实时调节优化和大数据框架下的智能井技术三方面综合介绍电泵井智能化采油技术现状。为后续研究做理论支撑[3]。

1.1电泵自身运行参数微调优化

上文已经提及，通过人工启下泵并更换不同规格的油嘴和通过调整电机频率能进行机泵运行参数的微调。但是在简单实用的前提下需要考虑作业成本和误工率的影响。同时人工更换的油嘴会因为原油结蜡导致流油孔面积减小而诱发流道柱塞，最终在历史时间推移下相应的电潜泵运行参数会发生变化而导致调整失效。所以该种工序的有效性较小。而通过调整工作频率的方式由于受到动力设备的影响往往调节域度较小，只能进行档位式切换调整，精确性有限[4]。

相关理论研究发现，当前的变频调节没有一套数学理论进行有效支撑，只能近似的认为变频频率和排量成线性关系，但后续的变化会因为地层的出砂、岩石物性、地层能量和油嘴节流性质等多重因素制约影响。必须系统分析相关因素的互为关联性，将其视为一个灰色系统。全面进行数学建模式的预测分析。

1.2生产工艺实时调节优化

当前运用大数据结合数学算法的软/硬件结合式的油气田自动化调节技术已经研发、试运和量化投产。但是如何进行自控仪表的升级和稳定的数据传输并充分分析利用相关数据对于石油工程领域来说还尚属起步。根据相关文献调研，国外早在2001年Schlumberger公司就通过AAL项目进行了美国本土控制中心远程遥控印尼油气田工况，并基于当前不同参数进行算法分析与专家会诊。最终确定调控方案并通过控制中心指令式调节达到油气田生产形式优化。在国内当前各大油田和高校都开展有数字化油田项目，其中地质工程一体化已经做的相当成熟。而基于更先进的机电设备进行相应调控更是得到原创性飞跃。但是相关实践环节因为各种不同意外因素而导致进展缓慢。

1.3大数据框架下的智能井技术

智能井的构想由来已久，但是不同的技术阶段和现场需求框架下的定义有所不同。当前最新的智能井定义已经从单一的单井优化上升到井网和油组的网格化分析，在实时注采管理网络帮助下运用多功能井下传感器矩阵进行电缆传输式的动态多变量大数据获取、传输与分析。综合判定井下设备及其油层出力情况，为后续的计算机数学建模与信息共享奠定基础。充分利用信息反馈机制科学提高工区产量。

从智能井运用范畴来讲主要可以分为实时监测和动态控制两个模块化概念。顾名思义，运用实时监测平台能有效获取相关的有用可测物理量，并进行数据的存储与分析。而井下高温、高压的复杂环境会对信息的采集和传输带来较大干扰，所以基于可靠性仪表设备和数据传输方式的研究需要跟进。当前现场数据的主要传输媒介为电缆或光纤，而井下也运用多种传感器进行不同工况下的工作，通常为电子传感器能有效测量油层中流体的相关参数，光纤的传输精度能达