CN113700460B - 一种降低油井无效水循环并调整注水井配注量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的方法采用抽油机数据采集控制单元、油井采出物组份检测器及智能控制单元；首先计算出固定时间间隔开停油井的工作制度时单位工作时间内的产液量，同时从油田作业区获取该区块油水井配比，然后再计算自动判断再停止举升及固定时间间隔后再开井的工作制度下单位时间内的产液量Wy，最后计算出减少采出水无效水循环系数Kz及新平均至油井的日注水量Qz'；最终实现举升上来的产油量最大而减少水的举升，达到降低了油田注水开发注入水的无效循环，即节省了油田水***对产出水的举升、输送、净化处理和排放的工作量，又降低了对生态环境的破坏程度。

Description

一种降低油井无效水循环并调整注水井配注量的方法

技术领域

本发明属于油井智能化采油注水技术领域，涉及一种降低油井注采无效水循环，通过采油井举升上来的水的减少量按相应比例减少注水井配注量的方法。

背景技术

随着油田的不断地开发和采出，地层压力和油井产液量逐渐降低，为了向地层补充能量保证地层压力稳定，通常采用向油田地层注水方式补充能量，这样会导致油井产出液的含水率上升较快，同时上述过程中水循环为：注水入地层---油井举升采出液---集输---净化过滤---注水入地层，这种水循环处理利用不仅造成油田生产成本大大地增加(如水处理设备损耗、运行维护费用以及人工电能消耗等增加)，同时增加了油田环境治理难度。

注水井配注量的确定研究一般是个比较复杂的算法，需要收集、整理区块内井组动态分析数据表，绘制成井组注采曲线。中间涉及的单井的基础数据多，比如吸水指数、注水井最大井底压力、地层压力、油藏储层厚度、理论最小射孔厚度等参数，建立多元回归模型确定注水井的单井配注量。这种方法分析周期长，因为中间变量多所以确定注水量的算法复杂且实现难度大。最终效果分析模糊不明显，没有直接的线性关系比例调整显著。

为了减少油井产出液无效水循环，国外北美油田采用的技术有井下油水分离器，在井下增加水力旋流分离器，在井底完成油水分离，分离后低含水的油通过抽油泵举升到地面，分离出来的水在井底直接回注到地层。该技术虽然可行，但是投入成本极高，井下油水分离器为每台14万美元，加上修井费，约10多万美元，这样每口井的投入就要24万美元；由于井下油水分离器在井下维修难度大，所以该方法只适合于高产重点井小范围试用。

虽然油井现在普遍采用油井间歇生产方式，通过减少开井时间来减少举升上来液量降低抽油机能耗；主要采用固定时间间隔开停油井的工作制度，虽然一定程度上降低了抽油机能耗，但是对于注水井注入量的减少并没有实质性关联。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种降低油井无效水循环并调整注水井配注量的方法，采用抽油机数据采集控制单元、油井采出物组份检测器及智能控制单元；其中所述抽油机数据采集控制单元主要包括位移传感器和载荷传感器，实时采集抽油机泵功图，并输入到智能控制单元实时计算油井采出液液量；所述油井采出物组份检测安装在油井井口输油管线上，实时在线监测管线内油气水三相混合物中成分组成参数，用来检测油井采出液纯油段是否举升完成；所述智能控制单元包括通讯模块、微处理器及其嵌入式智能算法分析软件，将抽油机数据采集控制单元采集的功图数据通过微处理中嵌入式智能算法分析软件实时计算油井采出液液量，同时微处理器利用油井采出物组份检测器用来检测油井采出液纯油段是否举升完成，实现抽油机自动停止举升及停井固定时间后再开井的工作制度，或者微处理实现抽油机固定时间间隔开停油井的工作制度；其调整注水井配注量的方法如下：

步骤1：提取在固定时间间隔开停油井的工作制度下原平均至油井的日注水量Qz；

步骤2：在固定时间间隔开停油井的工作制度下计算在单位时间内的产液量Qy：

Qy＝Qy₁+Qy₂+Qy₃+Qy₄+......+Qy_n

其中Qy_i为在固定时间间隔开停油井的工作制度下每次开井过程中油井的产液量；

步骤:3：在自动判断再停止举升及停井固定时间后再开井的工作制度下，在单位时间内的产液量Wy：

Wy＝Wy₁+Wy₂+Wy₃+Wy₄+Wy₅+Wy₆+Wy₇+Wy₈+......+Wy_n

其中Wy_i为在自动判断再停止举升及停井固定时间后再开井的工作制度下，每次开井过程中油井的产液量；

步骤4：计算出减少采出水无效水循环系数Kz：

Kz＝Wy/Qy

步骤5：计算出在自动判断再停止举升及停井固定时间后再开井的工作制度下新平均至油井的日注水量Qz'：

Qz'＝Qz×Kz

其中Qz为在固定时间间隔开停油井的工作制度下原平均至油井的日注水量。

上述所述新平均至油井的日注水量Qz'增加一个大于1且随着开采时间变大的修正系数Kt，且Kt最大值不超过Qy/Wy。

上述所述修正系数Kt＝1.2。

上述所述固定时间间隔开停油井的工作制度是停井固定时间后，再开井固定时间；然后停井固定时间，如此循环往复；所述自动判断再停止举升及停井固定时间后再开井的工作制度是当微处理器利用油井采出物组份检测器用来检测油井采出液纯油段举升完成实现抽油机自动停止举升，停井固定时间后再开井，当微处理器检测油井采出液纯油段举升完成实现抽油机自动停止举升再自动停止举升，如此循环往复。

上述所述停井固定时间为6小时或8小时或10小时；所述开井固定时间为6小时或8小时或10小时。

上述所述单位时间为24小时或48小时或72小时。

本发明提供的方法采用抽油机数据采集控制单元、油井采出物组份检测器及智能控制单元，在不影响油井产油量的前提下，降低油井注采无效水循环的油井工作制度，基于油井在停井时油气水混合液在井筒内自身重力作用下随时间自然分层，形成最上层纯油层、中层乳状液层和常规产出液层三个层位；首先计算出固定时间间隔开停油井的工作制度时单位工作时间内的产液量Qy，同时从油田作业区获取该区块油水井配比，然后再计算自动判断再停止举升及停井固定时间后再开井的工作制度下单位时间内的产液量(纯油相当于产油量)Wy，最后计算出减少采出水无效水循环系数Kz及新平均至油井的日注水量Qz'；最终实现举升上来的产油量最大而减少水的举升，达到降低了油田注水开发注入水的无效循环，即节省了油田水***对产出水的举升、输送、净化处理和排放的工作量，又降低了对生态环境的破坏程度。

附图说明

图1是本发明提供的一种油井现场构成示意图；

图2是图1中所述智能控制单元原理结构示意图；

图3是油井基于固定时间间隔开停油井的工作制度下功图法计量的每个开停井时间内产液量曲线图；

图4是油井基于自动判断再停止举升及停井固定时间后再开井的工作制度下功图法计量的每个开停井时间内产液量(纯油相当于产油量)曲线图。

具体实施方式

下面以具体实施例结合其附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

如图1，为本发明的油井计量装置结构示意图，该装置主要包括井场供电电源、载荷传感器3、位移传感器2、安装在油井平台上内含智能控制单元的RTU机柜1、油井采出物组份检测器4、油井套管5、油管11和抽油泵10；其中载荷传感器3安装位置在井口悬绳器上，在抽油机游梁与支架对应位置处安装位移传感器2，油井采出物组份检测器4安装在在油井井口输油管线上，抽油泵10安装在油管11的下端口；停井(即停止举升)期间油水混合液在井筒内由于自身重力作用下随时间会自然分层形成的常规产出液层8、乳状液层7和纯油6；油井下端口为地层油藏9；动液面仪12安装油井套管5上。

如图2，为智能控制单元原理结构示意图，其中：

1)抽油机数据采集控制单元：主要包括位移传感器2和载荷传感器3，如图1，负责实时采集抽油机泵功图，输入到智能控制单元实时计算油井采出液液量。

2)油井采出物组份检测器4：如图1，安装在油井井口输油管线上，实时在线监测管线内油气水三相混合物中成分组成参数，用来检测油井采出液纯油段是否举升完成。

3)智能控制单元：如图1，安装在RTU机柜1内，包括通讯模块、微处理器及其嵌入式智能算法分析软件；将抽油机数据采集控制单元采集的功图数据通过微处理中嵌入式智能算法分析软件实时计算油井采出液液量，同时利用油井采出物组份检测器用来检测油井采出液纯油段是否举升完成，通过微处理器实现控制抽油机启停；再通过通讯模块采用WIFI、4G、5G等方式将上述实时数据上传到油田监控中心云平台，进行数据存储分析。

如图3，是油井基于固定时间间隔开停油井的工作制度下功图法计量的每个开停井时间内产液量曲线图，其固定时间间隔开停油井的工作制度(现有工作制度)为：

停井固定时间(如6小时、8小时、10小时等)后，开井固定时间(如6小时、8小时、10小时等)后；再停井固定时间(如6小时、8小时、10小时等)后，…，如此循环往复。

图4，是油井基于自动判断再停止举升及停井固定时间后再开井的工作制度下功图法计量的每个开停井时间内产液量(纯油相当于产油量)曲线图，其自动判断再停止举升及停井固定时间后再开井的工作制度为：

停井固定时间(如6小时、8小时、10小时等)后开井(即举升)，当油井采出物组份检测器检测油井采出液纯油段举升完成时，再停井固定时间((如6小时、8小时、10小时等))后再开井，再当油井采出物组份检测器检测油井采出液纯油段举升完成时(油井采出物组份检测器用来检测油井采出液纯油段判断是否举升完成)，再通过智能微处理器实现控制抽油机停井固定时间((如6小时、8小时、10小时等))后再开井…，如此循环往复。

降低油井无效水循环并调整注水井配注量的方法如下：

步骤1：提取在固定时间间隔开停油井的工作制度下原平均至油井的日注水量Qz；

步骤2：计算在固定时间间隔开停油井的工作制度下在单位时间(如24小时、48小时等)内的产液量Qy：

Qy＝Qy₁+Qy₂+Qy₃+Qy₄+......+Qy_n

其中Qy_i为在固定时间间隔开停油井的工作制度下每次开井过程中油井的产液量。

步骤3：在自动判断再停止举升及停井固定时间后再开井的工作制度下，在单位时间(如24小时、48小时等)内的产液量(纯油相当于产油量)Wy：

Wy＝Wy₁+Wy₂+Wy₃+Wy₄+Wy₅+Wy₆+Wy₇+Wy₈+......+Wy_n

其中Wy_i为在自动判断再停止举升及停井固定时间后再开井的工作制度下，每次开井过程中油井的产液量(纯油相当于产油量)。

步骤3：计算出减少采出水无效水循环系数Kz：

Kz＝Wy/Qy

步骤4：计算出在自动判断再停止举升及停井固定时间后再开井的工作制度下新平均至油井的日注水量Qz'：

Qz'＝Qz×Kz

其中Qz为在固定时间间隔开停油井的工作制度下原平均至油井的日注水量。

考虑到为了维持一定的地层压力，开始改变新的工作制度期间不易将新平均至油井的日注水量Qz'调整过低，可以增加一个大于1随着开采时间变大的修正系数Kt(Kt＝1.2、1.3....)，Kt最大值不超过Qy/Wy，这样，新平均至油井的日注水量Qz'等于：

Qz'＝Qz×Kz×Kt

以上仅结合目前考虑的最实用的优选实施例对本申请进行描述，需要理解的是，上述说明并非是对本申请的限制，本申请也并不限于上述举例，不限于单井一一对应调整，如考虑到油水井配比不同，可按照区块、油层、井组划分的总井数统一平均核算；本技术领域的普通技术人员在本申请的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种降低油井无效水循环并调整注水井配注量的方法，其特征在于，采用抽油机数据采集控制单元、油井采出物组份检测器(4)及智能控制单元；其中所述抽油机数据采集控制单元主要包括位移传感器(2)和载荷传感器(3)，实时采集抽油机泵功图，并输入到智能控制单元实时计算油井采出液液量；所述油井采出物组份检测器(4)安装在油井井口输油管线上，实时在线监测管线内油气水三相混合物中成分组成参数，用来检测油井采出液纯油段是否举升完成；所述智能控制单元包括通讯模块、微处理器及其嵌入式智能算法分析软件，将抽油机数据采集控制单元采集的泵功图数据通过微处理器中嵌入式智能算法分析软件实时计算油井采出液液量，同时微处理器利用油井采出物组份检测器用来检测油井采出液纯油段是否举升完成，实现抽油机自动停止举升及停井固定时间后再开井的工作制度，并且微处理器实现抽油机固定时间间隔开停油井的工作制度；其调整注水井配注量的方法如下：

步骤1：提取在固定时间间隔开停油井的工作制度下原平均至油井的日注水量Qz；

步骤2：在固定时间间隔开停油井的工作制度下计算在单位时间内的产液量Qy：

Qy＝Qy₁+Qy₂+Qy₃+Qy₄+......+Qy_n

其中Qy_i为在固定时间间隔开停油井的工作制度下每次开井过程中油井的产液量；

步骤:3：在自动判断再停止举升及停井固定时间后再开井的工作制度下，在单位时间内的产液量Wy：

Wy＝Wy₁+Wy₂+Wy₃+Wy₄+Wy₅+Wy₆+Wy₇+Wy₈+......+Wy_n

其中Wy_i为在自动判断再停止举升及停井固定时间后再开井的工作制度下，每次开井过程中油井的产液量；

步骤4：计算出减少采出水无效水循环系数Kz：

Kz＝Wy/Qy

步骤5：计算出在自动判断再停止举升及停井固定时间后再开井的工作制度下新平均至油井的日注水量Qz'：

Qz'＝Qz×Kz

其中Qz为在固定时间间隔开停油井的工作制度下原平均至油井的日注水量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述新平均至油井的日注水量Qz'增加一个大于1且随着时间开采变大的修正系数Kt，且Kt最大值不超过Qy/Wy。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述修正系数Kt＝1.2。

4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述固定时间间隔开停油井的工作制度是停井固定时间后，再开井固定时间；然后停井固定时间，如此循环往复；所述自动判断再停止举升及停井固定时间后再开井的工作制度是当微处理器利用油井采出物组份检测器用来检测油井采出液纯油段举升完成实现抽油机自动停止举升，停井固定时间后再开井，当微处理器检测油井采出液纯油段举升完成实现抽油机自动停止举升再自动停止举升，如此循环往复。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述停井固定时间为6小时或8小时或10小时；所述开井固定时间为6小时或8小时或10小时。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述单位时间为24小时或48小时或72小时。

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