尚店油田抽油机井优化设计应用及效果分析

摘要：随着油气田开发的不断深入，抽油机井深度不断增加，泵挂深度不断增大，同时，抽油机井含水不断上升，提液强度增加，因而对抽油技术提出新的要求，只有加强系统的研究，努力提高机抽油机井的系统效率，才能达到节能降耗、增产稳产的目的。

关键词：优化设计；泵效；机采系统效率

前言：

有杆抽油作为石油工业传统的采油方式之一，在采油工程中一直占主导地位，而抽油机是石油开采中重要的机械采油设备。随着油田开发的不断深入，采油成本逐年递增，抽油系统效率成为衡量一个油田开发水平的重要指标。因此，开展抽油机井系统效率影响因素研究，找出影响系统效率的敏感因素，对油田提高采油系统效率及节能降耗具有很重要的意义。

1.抽油机井系统效率及优化设计技术

1.1抽油机井系统效率

抽油机井系统效率是指在原油生产中，抽油机将井下液体举升到地面的过程中所需要的有效功率（或能量）与拖动抽油机的电动机的输入功率（或能量）的比值。

要想提高抽油机的系统效率，必须尽量减少功率在液体举生过程中的各种损耗，尽可能的提高有效功率。在油井产液量和扬程一定的条件下，提高系统效率的途径有：（1）增大泵径；（2）提高泵效；（3）降低粘度；（4）采用高强度抽油杆以增大管径杆径比；（5）减轻杆柱重量及液柱重量；（6）优选抽油机种类并合理匹配电机，使电机空载功率尽可能低；（7）尽量减少抽油杆经过的井斜段的单位长度杆柱的重量；（8）调整抽油机平衡，防止电机发电（以降低地面损失功率及水击能耗）。

在这些途径中抽油机井参数优化设计技术以能耗最低或以成本最低为原则确定泵径和沉没度，以经济效益为目标函数来确定管径和杆柱钢级。

1.2 抽油机井优化设计技术

抽油机井优化设计技术是通过开展能量分析，将有杆泵抽油系统输入功率分为地面损失功率、粘滞损失功率、滑动损失功率、溶解气膨胀功率、有用功率五部分并建立相应的函数关系。

在油井产液量相对稳定的情况下，计算出不同参数组合所对应的输入功率。优化设计是在保证油井产液量相对稳定的前提下，以输入功率最低、系统效率最高为原则，优选最佳设计方案、最优技术和最优生产参数，以提高机采井运行质量与效率。利用“机采参数优化设计”软件，主要优化设计的参数包括：泵径、泵深、冲程、冲次、管杆最佳组合等。由于此前大部分机采井机杆泵不配套、管杆组合不合理，所以通过优化设计可以较大提高系统效率。

2.能耗最低机采系统设计软件应用

所用的能耗最低机采系统设计软件，具有以下主要功能：（1）进行能耗最低或成本最低机采系统设计；（2）对机采系统的能耗、系统效率、成本现状进行评价分析；（3）对原机采系统测试数据进行计算处理；（4）对设计的新系统进行跟踪评估。

2.1能耗最低机采系统设计软件实施办法

（1）抽油机井躺井后由采油队技术人员在24小时内进行设计优化，并报地质队。

（2）地质队负责对优化设计进行审核，审核后按照优化内容进行地质设计。对于优化内容有异议的，要及时组织相关人员进行讨论。

（3）技术监督股严格按照设计要求进行管、杆、泵的配置，做好作业过程中的监督检查。

（4）采油队在优化设计完成后，对优化后的地面参数提前落实，制定相应调整措施，确保作业开井一周内按照设计要求调整到位。

（5）采油队技术员在地质队完成设计后把设计内容录入“机采优化”平台内，并在实施后一周内将效果对比情况一并录入。每周五上午将本周工作完成情况及效果分析按要求报采油股，由采油股汇总统计后报注采科。

2.2 能耗最低机采系统设计软件设计方法

以尚店油田SDS46X10为例，进行优化设计。动态数据：日产液量30.4t/d，含水93.1%，动液面413m，油压0.78MPa，套压0.1 MPa；静态数据：地层原油密度0.8772 kg/m?，汽油比33，原油饱和压力9.51 MPa，油层温度55.72℃，结蜡温度30℃，地层原油粘度41.8mPa・s。

2.3.能耗最低机采系统设计软件应用效果

2013年11月份至今尚店油田作业检泵17井次，优化设计17井次，检泵井设计优化率达到100%；按设计作业施工15井次，设计实施率88%。

从整体上看，按优化设计施工且冲次符合设计要求的15口检泵井单井平均泵径降低9.9mm，泵挂加深13.4m，动液面加深30m，冲次降低到2.6次，日产液量提高3.6t/d，泵效提高8.3%，输入功率下降0.85 kW，单井平均日节电20kW・h，降耗率12.69%，平均系统效率提高到10.1%，效果明显

3. 结论与认识

（1）取全取准各项参数是进行油井优化设计的前提条件，是保证优化设计质量的根本，必须加强对基础数据采集、录入的管理。在动态参数中，动液面波动大的油井，应结合多个月的油井动态情况分析，再选取合适的动液面。

（2）日常管理和维护抽油机井优化设计软件数据库应及时更新。

（3）及时调参，防止井下管杆承受不住快冲次导致断裂，重复作业。

（4）如果完全按照“功率最低原则”选择的设计结果进行施工，有时会出现“节能”与“增加成本”间的矛盾（因过多改变井下管柱组合增加的成本比优化后节约电费多）。

（5）提高抽油机系统效率是一个系统工程， 需要从整体上进行分析和调整，实现最优化的配置，才能最大限度地提高系统效率。只有通过改善地层供液状况，优化生产参数， 合理配置地面拖动系统，精细设备设施的维护管理，才能有效提高抽油机井的系统效率， 实现抽油机井的高效生产[2]。

参考文献

[1] 刘波.抽油机井系统效率影响因素分析及对策研究. 中国优秀硕士学位论文全文数据库 2013：pp186-187.

[2] 周超.抽油机井系统效率分析及提高对策.石油矿场机械.2009：pp20-21.