抽油機(jī)井地面汲油參數(shù)對(duì)單耗的影響

車德智（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

1 單耗影響因素的理論分析

油田開(kāi)發(fā)的最終目的是盡可能多地從地下采出原油[1]，而機(jī)采節(jié)能工作的宗旨就是在保證一定原油產(chǎn)量的情況下，盡可能減少電能的消耗。單耗即從井下舉升出單位質(zhì)量的混合液需要消耗的電能，因此，其成為評(píng)價(jià)機(jī)采井能耗水平的核心經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。

游梁抽油機(jī)井單耗的計(jì)算公式如下：

式中：H——舉升高度，m；

Q——實(shí)際產(chǎn)液量，m3/s；

ρ——混合液密度，kg/m3；

g——重力加速度，m/s2；

ΔP——無(wú)效功率損失，kW。

從上述公式可以看出，單耗的影響因素主要涉及三個(gè)方面：抽油機(jī)井的實(shí)際舉升高度、無(wú)效功率損失、實(shí)際產(chǎn)液量。在不改造油層的前提下，很難提高抽油機(jī)井的實(shí)際產(chǎn)液量和實(shí)際舉升高度，所以降低單耗主要從減少抽油機(jī)井的無(wú)效功率損失入手[2]。

根據(jù)有桿抽油系統(tǒng)的組成情況，可以把有桿抽油系統(tǒng)的無(wú)效功率損失ΔP按式（2）分解，即

式中：ΔP1——電動(dòng)機(jī)熱損失和機(jī)械損失；

ΔP2——皮帶傳動(dòng)摩擦損失；

ΔP3——減速箱摩擦損失；

ΔP4——四連桿摩擦損失；

ΔP5——密封盒摩擦損失；

ΔP6——抽油桿彈變與摩擦損失；

ΔP7——泵機(jī)械、容積與水力損失；

ΔP8——管柱損失。

通過(guò)理論分析認(rèn)為電動(dòng)機(jī)熱損失和機(jī)械損失主要受設(shè)備參數(shù)的影響，皮帶、減速箱、四連桿、密封盒、抽油桿的摩擦、彈變損失及管柱損失會(huì)隨著沖速的增加而增加；泵的容積損失會(huì)隨著沖程的增加而減小，在理論排量不變的前提下放大沖程、減小沖速是降低抽油機(jī)井單耗的有效方式[3]。

2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

應(yīng)用某礦機(jī)采節(jié)能綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，選取抽油泵的理論排量范圍從25 t/d至35 t/d的正常生產(chǎn)井267井次，統(tǒng)計(jì)不同沖程和沖速對(duì)單耗的影響（圖1、圖 2）。

由圖1、圖2可知，在相同理論排量范圍下，單耗隨著沖程的增大而下降，隨著沖速的增加而上升。

圖1 沖程與單耗關(guān)系曲線

圖2 沖速與單耗關(guān)系曲線

3 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證及效果分析

本著泵況良好、計(jì)量準(zhǔn)確的原則，選取A井和B井，在抽油泵理論排量不變的前提下，重新匹配該井沖程、沖速，分別記錄下“大沖程、小沖速”、“小沖程、大沖速”兩種生產(chǎn)狀況下不同的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，加以分析。

試驗(yàn)錄取A井調(diào)參前后各項(xiàng)數(shù)據(jù)如表1所示。

A井的抽汲參數(shù)調(diào)整措施是：沖程由1.8 m上調(diào)至2.5 m，沖速由6.7 min-1下調(diào)至4.8 min-1；B井的抽汲參數(shù)調(diào)整措施是：沖程由1.8 m上調(diào)至2.5 m，沖速由5.6 min-1下調(diào)至4.1 min-1，理論排量基本保持不變。

1）泵的充滿程度變化。以A井示功圖為例（圖3），2口抽油機(jī)井示功圖由調(diào)參前的供液不足變?yōu)檎Ｊ竟D，證明泵的充滿程度得到加強(qiáng)。

圖3 A井調(diào)參前后示功圖對(duì)比

2）最大載荷和交變載荷的變化。2口井的最大懸點(diǎn)載荷都有所降低，A井上下載荷差減小了5.07 kN，B井上下載荷差減小了7.02 kN，交變載荷明顯降低，減少了抽油桿的彈變損失[4]。

表1 抽油機(jī)井地面參數(shù)匹配能耗變化統(tǒng)計(jì)

3）抽油泵的工作效率變化。A井日產(chǎn)液量由8.1 t/d上升至9 t/t，B井日產(chǎn)液量由13.2 t/d上升至13.7 t/d，A井抽油泵的泵效上升了4.8個(gè)百分點(diǎn)，B井泵效上升了1.21個(gè)百分點(diǎn)，泵的工作狀況得以改善。

4）機(jī)采井的單耗變化。2口井的日耗電量分別下降了7.5 kWh和5.7 kWh，加上2口井的日產(chǎn)液量均有提升影響，相當(dāng)于單耗公式中的分子因素減小，分母因素增大，使機(jī)采井單耗分別下降了2.6 kWh/t和0.69 kWh/t。

5）機(jī)采井的系統(tǒng)效率變化。在理論排量不變的情況下，由于懸點(diǎn)載荷和交變載荷的降低，使2口井的抽油系統(tǒng)所需輸入功率減小，同時(shí)在減速箱、四連桿機(jī)構(gòu)及盤根盒處的能量損耗也隨之減小，使2口井的平均系統(tǒng)效率由20.03%提升至22.73%，上升了2.7個(gè)百分點(diǎn)，系統(tǒng)效率得以提高。

4 結(jié)論

1）抽油機(jī)井生產(chǎn)過(guò)程中，隨著沖程的上升，增加了抽油泵的有效容積，減少了泵的容積損失[5]。

2）隨著沖速的上升，增加了抽油機(jī)井各機(jī)構(gòu)的摩擦損失與抽油桿、管的彈性損失，有桿抽油系統(tǒng)的無(wú)效功率損失增大，使耗電量上升，單耗下降。

3）相同理論排量下，產(chǎn)液量的上升，由于沖程增大而延長(zhǎng)了油液從油層進(jìn)入抽油泵內(nèi)的進(jìn)液時(shí)間，對(duì)泵效的提升要優(yōu)于增加抽汲次數(shù)[6]。

綜上所述，在理論排量不變的前提下，沖程、沖速以“大沖程、小沖速”方式匹配在節(jié)能和增產(chǎn)方面均優(yōu)于“小沖程、大沖速”匹配。結(jié)合單耗計(jì)算公式，“大沖程、小沖速”方式匹配起到了降低單耗的作用，且調(diào)整抽汲參數(shù)措施成本極低，相比較于投資成本較高的更換節(jié)能型拖動(dòng)設(shè)備節(jié)能效果顯著，這也是保證油井能耗最低、效益最大化的有效手段。