影響抽油井系統(tǒng)效率的因素分析與對策探討

宮曉薈

[摘 要]抽油機井的系統(tǒng)效率是抽油機井能源利用水平的重要經(jīng)驗技術(shù)指標。本文從抽油機井供排關(guān)系方面分析了影響系統(tǒng)效率的主要因素，通過應(yīng)用節(jié)能減速裝置、電泵轉(zhuǎn)抽等措施提高了抽油機井系統(tǒng)效率。對油田節(jié)能降耗具有較好的作用。

[關(guān)鍵詞]抽油機 系統(tǒng)效率 沉沒度 治理對策

中圖分類號：TU113.6+43 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）06-0131-01

0 前言

抽油機井的系統(tǒng)效率是抽油機井能源利用水平的重要經(jīng)驗技術(shù)指標。對以抽油機井為主要生產(chǎn)方式的油田而言，實現(xiàn)降本增效的一個重要的途徑就是提高抽油機井的系統(tǒng)效率。國內(nèi)外研究資料表明：抽油機井系統(tǒng)效率的理論上限為49%，理論下限42%。通過應(yīng)用節(jié)能減速裝置、電泵轉(zhuǎn)抽、參數(shù)優(yōu)化，合理沉沒度等措施提高了抽油機井的系統(tǒng)效率。對采油廠節(jié)能降耗具有一定的指導價值。

1 影響抽油機井系統(tǒng)效率的因素分析

抽油機井能量傳遞分為地面和地下多個環(huán)節(jié)，以光桿懸繩器為界，可將系統(tǒng)分為地面和井下兩部分。地面部分又可細分為電機、減速箱及皮帶、四連桿四個環(huán)節(jié)，井下部分可細分為密封盒、抽油桿、抽油泵、管柱四部分，地面井下共八部分，抽油機井系統(tǒng)的功率損失分布于八個環(huán)節(jié)之中。這里重點從供排關(guān)系方面分析影響系統(tǒng)效率的主要因素。

1.1 高沉沒度造成抽油機井系統(tǒng)效率低

對于供液能力充足的井，如果參數(shù)過低，會造成油井沉沒度高、生產(chǎn)壓差小，動液面上升，影響產(chǎn)液。2014年對河口采油管理區(qū)15口沉沒度超過400m的抽油井進行了測試，平均系統(tǒng)效率為35.4%，其中12口井采取了提液措施，平均系統(tǒng)效率則達到了44.6%。因此，無論從挖潛增油還是從提高系統(tǒng)效率的角度講，高沉沒度井實施有效提液都很有必要。

1.2 供液不足造成系統(tǒng)效率低

供液不足是指油井抽汲參數(shù)過高、泵徑偏大、泵掛較淺或采油方式欠合理。抽油井供液不足生產(chǎn)時，沉沒度相對較低，深井泵沉沒壓力過小，造成泵的充滿系數(shù)過低，泵效降低。泵效的降低直接導致系統(tǒng)有效功率降低，參數(shù)過高導致系統(tǒng)能耗增加，這些都會降低抽油井系統(tǒng)效率。供液不足井主要原因表現(xiàn)在以下方面：

1.2.1 機型過大

機型過大，部分井由于產(chǎn)量預測偏高或產(chǎn)量遞減速度快，出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象，使設(shè)備使用效率降低。因為機型越大，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)越大，相應(yīng)的軸承損失、齒輪損失以及組件變形損失也越大。在低產(chǎn)量井上，產(chǎn)液量與機型不匹配，會造成過多能量浪費。

1.2.2 沖次過高

一些由于產(chǎn)量遞減快，泵徑小，或者是由于動力設(shè)備性能的限制不能滿足下調(diào)要求，造成沖次過高。在相同液量及揚程條件下，沖次過高，系統(tǒng)能耗就會增加，因為沖次增高桿柱的摩擦載荷、振動載荷，設(shè)備的機械損耗都會增加，引起系統(tǒng)效率的降低。

1.2.3 供液不足

油層埋藏深，深抽力度小，這些井表現(xiàn)為泵徑大、泵深淺，造成供液不足，使抽油井產(chǎn)能得不到充分發(fā)揮，有效揚程小，系統(tǒng)效率低。深抽工藝由于受抽油機懸點負荷和抽油桿強度的制約，下泵深度受到一定的限制，難以滿足合理沉沒度需要。

1.2.4 采油方式不合理

采油方式不合理造成能耗高，系統(tǒng)效率低。一些區(qū)塊電泵井由于供液不足，造成產(chǎn)量下降。過測試8口電泵井平均系統(tǒng)效率僅為9.1%。

1.2.5 電機轉(zhuǎn)速高

普通電機轉(zhuǎn)速高，不能滿足供液不足井不調(diào)沖次要求，導致系統(tǒng)能耗高。一些抽油井供液不足而仍然維持高沖次生產(chǎn)，造成井系統(tǒng)能耗高，系統(tǒng)效率低。

2 提高抽油機井系統(tǒng)效率的對策探討

2.1 對供液不足井，提高系統(tǒng)效率

供液不足井一般為參數(shù)過高造成，通過利用合理沉沒度設(shè)計技術(shù)對抽油井的生產(chǎn)參數(shù)進行優(yōu)化，選擇出最佳方案，通過降低參數(shù)減少地面、井筒損耗，達到提高系統(tǒng)效率的目的，根據(jù)抽油井產(chǎn)能、井筒及地面條件、地層因素主要采取了下調(diào)沖次機型優(yōu)化、采油方式優(yōu)化、合理深抽措施。

2.1.1 下調(diào)沖次優(yōu)化參數(shù)

供液不足井一般為天然能量開采或注水不見效井，生產(chǎn)到一定期限后動液面相對檢定，在沖程不變時，沖次越高系統(tǒng)效率越低，能耗越高。通過完善抽油機井沖次優(yōu)化技術(shù)，平均系統(tǒng)效率可提高6.1%以上。

2.1.2 節(jié)能調(diào)速裝置

在抽油機的電機和變速箱之間安裝一個減速裝置，通過加大傳動比，降低中間傳動皮帶輪的運行速度，實現(xiàn)減速，進一步降低抽油機的沖次，使抽油機的電機物人功率降低，實現(xiàn)節(jié)能功效。系統(tǒng)效率提高3.7%，收到明顯效果，超嚴重供液不足井通過大幅度下調(diào)沖次，對延長檢泵周期非常有利。

2.1.3 抽油機機型優(yōu)化

對地層能量下降快，一部分原始地層能量高的井由于生產(chǎn)需要使用12型或以上大型長沖程抽油機生產(chǎn)，能量下降后開始在供液不足狀況下生產(chǎn)，出現(xiàn)了“大馬拉小車”現(xiàn)象，造成了設(shè)備浪費和能耗升高。對嚴重供液不足且使用12型及以上長沖程大機井實施了機型優(yōu)化措施，系統(tǒng)效率提高4.18%。

2.1.4 采油方式優(yōu)化

電泵井供液能力與潛油電泵的排量、揚程不匹配，導致潛油電泵長期在小排量下工作，使電泵運行效率低。還有一部分井頻繁欠載，生產(chǎn)時率低，檢泵周期短，此時仍采用電泵采油方式生產(chǎn)，綜合效益較差。因此，對產(chǎn)液量低于60t的油井考慮用大泵深抽代替小排量電泵。

2.1.5 泵徑、泵深優(yōu)化，加大深抽力度

隨著泵深的增加，油井載荷增大，沖程損失增加，系統(tǒng)的井筒損耗將不斷增加但由于部分油井油層埋藏深，液面深，通過合理增加泵深可以滿足沉沒度要求，達到提高泵效，增加有效功率的要求。合理深抽，有效功率增加幅度較大，也可以達到提高系統(tǒng)效率的目的，節(jié)能深抽需要解決兩個問題：

（1）油井深抽力度大時，沖程損失對生產(chǎn)的形響較明顯，有些井甚至因沖程損失過大達不到提液目的。

（2）減少桿柱沖擊載荷，提高桿柱安全性和抽油機平衡度。通過優(yōu)化桿管泵組合以及應(yīng)用深抽節(jié)能技術(shù)完成深抽措施8口井，系統(tǒng)效率提高4.2%。

2.2 對高沉沒度井果取提液拾施，提高系統(tǒng)效率

對于沉沒度大于300m的高沉沒度抽油機井，優(yōu)先實施投入較低的調(diào)參提液措施，通過增加油井產(chǎn)夜量，降低動液面提高有效揚程，雖然使輸入功率有所上升，但系統(tǒng)效率得到提高，且增產(chǎn)效果明顯。利用優(yōu)化設(shè)計軟件設(shè)計實施提液，平均單井系統(tǒng)效率提高2.2%。

2.3 應(yīng)用節(jié)能型抽油機

勝利油田己經(jīng)逐步使用節(jié)能抽油機，節(jié)能抽油機具有明顯示的優(yōu)勢，功率曲線平穩(wěn)，易于調(diào)整平衡，對電機的容量需求小，具有明顯的節(jié)能效果。通過對一二型抽油機進行改造，使原一二型抽油機的沖程由3m多增加到改造后的5m，將曲柄平衡改為下偏杠鈴復合平衡，增大沖程，優(yōu)化參數(shù)，提高系統(tǒng)效率，達到節(jié)能降耗的目的。

2.4 其它措施

優(yōu)化抽油機的沉沒度。沉沒度不合理會造成抽油機上下行程懸點載荷增加，摩阻增大，能耗增加。這一點需要特別注意。為減緩負荷增加，減小結(jié)蠟對井下系統(tǒng)效率的影響，還要進行油井防蠟技術(shù)研究，對藥劑種類、加藥量、加藥周期優(yōu)化，藥劑有效時間比例加大研究，從而有效地扼制抽油機懸點載荷上升。最后還要合理調(diào)整盤根盒，對盤的材質(zhì)的選擇、松緊度的調(diào)整進行研究，從而提高抽油機的系統(tǒng)效率。

3 結(jié)論

（1）改善抽油井供排關(guān)系，是提高系統(tǒng)效率的首要因素，通過系統(tǒng)科學的研究抽油井產(chǎn)能與抽汲參數(shù)的關(guān)系，可以做到合理開發(fā)，挖掘抽油井生產(chǎn)潛力。

（2）應(yīng)用節(jié)能新設(shè)備、新工藝可以一定程度的減少設(shè)備損耗，應(yīng)用節(jié)能減速裝里、低速電機、節(jié)能抽油機均使抽油機井系統(tǒng)效率提高，適用于大幅度下調(diào)沖次，現(xiàn)場推廣效果良好。

參考文獻

[1] 趙海英，郭慶云，林軍.抽油井系統(tǒng)效率低的原因分析與對策.中國科技博覽.2012，（2）.