薩北開發(fā)區(qū)抽油機(jī)設(shè)備的合理匹配

蔣媛媛（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠）

根據(jù)抽油機(jī)系統(tǒng)工作的特點(diǎn)，要將抽油機(jī)系統(tǒng)的效率分為兩部分，即地面效率和井下效率[1]。以光桿懸繩器為界，懸繩器以上的機(jī)械傳動(dòng)效率和電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率為地面效率；懸繩器以下到抽油泵，再由抽油泵到井口（包括回壓）的效率為井下效率[2]。要想提高整個(gè)抽油機(jī)系統(tǒng)效率，必須從提高油井井下效率、地面效率入手，不斷降低油井運(yùn)行能耗，改善油井生產(chǎn)工況，進(jìn)而提高油井開發(fā)效益[3]。

地面部分能量損失發(fā)生在電動(dòng)機(jī)、皮帶和減速箱、四連桿、盤根盒部機(jī)構(gòu)中，因此，通過對(duì)電動(dòng)機(jī)和抽油機(jī)的合理優(yōu)化，可以提高地面效率[4]。井下部分能量損失發(fā)生在抽油桿、抽油泵、管柱部分，合理優(yōu)化桿管設(shè)計(jì)，加強(qiáng)機(jī)泵組合優(yōu)化，能有效提高井下效率[4]。因此，弄清不同機(jī)型抽油機(jī)井與泵徑和合理匹配，不同機(jī)型、泵徑抽油機(jī)井與電動(dòng)機(jī)的合理匹配，能從根本上提高系統(tǒng)效率。

1 現(xiàn)狀調(diào)查及分析

目前采油三廠10、14型抽油機(jī)（2870口井）應(yīng)用較多，占抽油機(jī)總井?dāng)?shù)的78.12% 。對(duì)這部分井的系統(tǒng)效率、地面效率、井下效率進(jìn)行調(diào)查，從而找出不同泵型、不同拖動(dòng)設(shè)備的效率分布規(guī)律，進(jìn)而確定10、14型機(jī)的泵徑、拖動(dòng)設(shè)備匹配規(guī)律。

1.1 10、14型機(jī)不同泵徑的效率分布規(guī)律

目前應(yīng)用的10型機(jī)機(jī)型主要為CYJ10-3-53HB、 CYJY10-3-53HB、 CYJ10-3-37HB、CYJ10-4.2-53HB、CYJY10-4.2-53HB，與之匹配的泵型較多為44、57、70 mm泵，14型機(jī)的機(jī)型主要為CYJY14-6-89HF、CYJY14-5.5-89HF，與之匹配的泵型較多為57、70、83 mm泵，通過對(duì)這部分井的系統(tǒng)效率、地面效率、井下效率進(jìn)行分類篩選，繪制出10、14型機(jī)的效率分布圖（圖1）。

從10型機(jī)效率分布圖可以看出，隨著泵徑的增加系統(tǒng)效率、井下效率呈上升趨勢(shì)，泵徑70 mm系統(tǒng)效率和井下效率最高，所以10型機(jī)匹配70 mm泵最佳。從14型機(jī)效率分布圖可以看出，隨著泵徑的增加系統(tǒng)效率、井下效率總體呈上升趨勢(shì)，在泵徑83 mm時(shí)系統(tǒng)效率、井下效率最高，所以14型機(jī)匹配83 mm泵最佳。

1.2 10、14型機(jī)不同電動(dòng)機(jī)功率下效率分布規(guī)律

通過對(duì)這部分井的系統(tǒng)效率、地面效率、井下效率進(jìn)行分類篩選，繪制出不同泵徑下的效率分布曲線[5]。

10型機(jī)44 mm泵主要匹配30、37、40、55 kW四種電動(dòng)機(jī)。由圖2可知，隨著電動(dòng)機(jī)功率的增加，系統(tǒng)效率先升后降，在電動(dòng)機(jī)功率為37 kW時(shí)系統(tǒng)效率最高。地面效率先升后降，在電動(dòng)機(jī)功率為37～40 kW時(shí)地面效率趨于平緩，所以10型機(jī)44 mm泵匹配37 kW效率最高。

圖1 抽油機(jī)井效率-泵徑分布

10型機(jī)57 mm泵主要匹配30、37、40、45、55 kW五種電動(dòng)機(jī)。由圖3可知，隨著電動(dòng)機(jī)功率的增加，地面效率先升后降，在電動(dòng)機(jī)功率為40 kW時(shí)地面效率和系統(tǒng)效率達(dá)到最高，所以10型機(jī)57 mm泵匹配40 kW效率最高。

圖2 10型機(jī)44 mm泵效率分布曲線

圖3 10型機(jī)57 mm泵效率分布曲線

圖4 10型機(jī)70 mm泵效率分布曲線

10型機(jī)70 mm泵主要匹配30、37、45、55 kW四種電動(dòng)機(jī)。由圖4可知，隨著電動(dòng)機(jī)功率的增加，系統(tǒng)效率總體呈上升趨勢(shì)。地面效率先降后升，在電動(dòng)機(jī)功率為45 kW時(shí)地面效率最高，所以10型機(jī)70 mm泵匹配45 kW效率最高。

圖5 14型機(jī)57 mm泵效率分布曲線

14型機(jī)57 mm泵主要匹配45、50、55、75 kW四種電動(dòng)機(jī)。由圖5可知，隨著電動(dòng)機(jī)功率的增加，系統(tǒng)效率和地面效率先升后降，在電動(dòng)機(jī)功率為50 kW時(shí)地面效率最高、系統(tǒng)效率相對(duì)較高，所以14型機(jī)57 mm泵匹配50 kW效率最高。

圖6 14型機(jī)70 mm泵效率分布曲線

14型機(jī)70 mm泵主要匹配50、55、75 kW三種電動(dòng)機(jī)。由圖6可知，隨著電動(dòng)機(jī)功率的增加，系統(tǒng)效率呈上升趨勢(shì)，地面效率在電動(dòng)機(jī)功率為55 kW時(shí)最高，所以14型機(jī)70 mm泵匹配55 kW效率較高。

圖7 14型機(jī)83 mm泵效率分布曲線

14型機(jī)83 mm泵主要匹配50、55、75 kW三種電動(dòng)機(jī)。由圖7可知，隨著電動(dòng)機(jī)功率的增加，系統(tǒng)效率總體上升，地面效率在電動(dòng)機(jī)功率為75 kW時(shí)最高，所以14型機(jī)83 mm泵匹配75 kW效率較高。

1.3 10、14型機(jī)電動(dòng)機(jī)功率匹配

通過10、14型抽油機(jī)的系統(tǒng)效率、地面效率、井下效率分類統(tǒng)計(jì)分析，得出最佳匹配結(jié)果（表1）。

表1 10、14型機(jī)泵徑電動(dòng)機(jī)匹配

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2017年根據(jù)分析結(jié)果，對(duì)采油三廠低效井（系統(tǒng)效率低于10%[6]）、電動(dòng)機(jī)功率匹配不合理的240口井進(jìn)行電動(dòng)機(jī)功率的重新匹配。措施實(shí)施后，10型機(jī)的平均有功節(jié)電率為6.47%，平均單井日節(jié)電14.21 kWh，年節(jié)電83.51×104kWh，年獲經(jīng)濟(jì)效益53.35萬元；14型機(jī)的平均有功節(jié)電率為3.26%，平均單井日節(jié)電8.97kWh，年節(jié)電25.87×104kWh，年獲經(jīng)濟(jì)效益16.53萬元（表2）。

表2 10、14型機(jī)電動(dòng)機(jī)合理匹配效果

3 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

1）從系統(tǒng)效率、地面效率、井下效率調(diào)查分析結(jié)果可以看出，10型機(jī)配70 mm泵、45 kW電動(dòng)機(jī)效率最高，14型機(jī)配83 mm泵、75 kW電動(dòng)機(jī)效率最高。

2）提高系統(tǒng)效率要從地面、井下兩方面入手，地面降耗，井下提效，從而整體提升系統(tǒng)效率。

3）將系統(tǒng)效率分為地面、井下兩部分，更便于找出系統(tǒng)效率低的癥結(jié)所在，便于治理工作的開展。

4）通過效率調(diào)查得出的匹配規(guī)律有利于指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐，但在實(shí)際工作中，更換設(shè)備還要考慮抽油機(jī)井的產(chǎn)量、井下載荷等實(shí)際情況，單井設(shè)計(jì)個(gè)性化，才能最大限度提升其系統(tǒng)效率。