抽油机井地面抽汲参数合理匹配

摘要：分析了抽汲参数对油井检泵率的影响，调整不同井况下的抽汲参数的组合，可改善井下管柱、杆柱的受力状态，延长井下工具的使用寿命，降低检泵率。统计表明，抽油机井的检泵周期与油井的抽汲参数也有直接关系。通过评价合理匹配参数的经济效益情况，提高了对合理匹配抽油机井地面抽汲参数重要性的认识，并为合理匹配抽汲参数提供一定技术指导。

关键词： 单耗；冲程；冲次；节电；检泵率

Abstract: the author analyzes the suction parameters on the oil well pump overhaul rate, the effects of the adjustment in different Wells of the suction parameters combination, may improve the downhole tubing, the stress of the pole state, prolong the service life of the downhole tools, reduce the rate of examining the pumps. Statistics show that the well by pumping oil well pump cycle and the suction parameters are also has a direct relation. By evaluating the economic benefits of reasonable matching parameters, improve the rational matching pumping Wells suction parameters of the recognition of the importance of reasonable matching and suction parameters must provide technical guidance.

Keywords: piece yardage; Stroke; Flush times; Electricity saving; Pump overhaul rate

中图分类号：TE34文献标识码：A 文章编号：

抽汲参数是影响能耗水平的关键因素，其匹配的不合理会造成能耗增加。通过合理匹配地面抽汲参数实现节能降耗，不但成本投入最小，而且会在很大程度上改善井下工具工作环境，但此项工作会增加一定工作量，短期效益不明显。抽油机井节能方式有很多种，在当前“节能减排”和原油稳产的新形势下，保证原油产量是第一要务，因此如何在不影响产量的情况下，以最小的投入实现最大程度的节能，就成为我们需要深入探讨和亟待解决的问题。

1理论依据

1.1抽汲参数与油井单耗的关系

油田开发的最终目的是尽可能多的从地下采出原油，而机采节能工作的宗旨就是在保证一定原油产量的情况下，尽可能少耗电，因此，从井下提升出单位质量的混合液需要消耗的电能（单耗），就成为评价机采井能耗水平的核心经济技术指标。

游梁抽油机井单耗的计算公式：

式中：H—举升高度，m； Q—实际产液量，m3/s；ρ—混合液密度，kg/m3； g—重力加速度，m/s2；ΔP—无效功率损失，kW。

参考有关资料，根据有杆抽油系统的组成情况，可以把有杆抽油系统的无效功率损失P分为8个方面，即

ΔP=ΔP1+ΔP2+ΔP3+ΔP4+ΔP5+ΔP6+ΔP7+ΔP8

式中：ΔP1—电机热损失和机械损失；ΔP2—皮带传动摩擦损失；ΔP3—减速箱摩擦损失；ΔP4—四连杆摩擦损失；

ΔP5—密封盒摩擦损失；ΔP6—抽油杆弹变与摩擦损失；ΔP7—泵机械、容积与水力损失；ΔP8—管柱损失。

无效功率损失的大小还表现在载荷上，在有效功率一定的情况下，无效功率损失越大，悬点最大运行载荷越大，抽油机悬点运行最大载荷的公式可以写为：

式中：—抽油杆在液注中的重量；—占据整个油管流通面积的液体重量，等于(Ap-Ar)Lgρ；—抽油杆柱重力；S —光杆冲程；n—冲次；Ap—柱塞截面积；Ar—抽油杆截面积；L —泵深；r—曲柄旋转半径；—连杆长度。

公式表明，在不考虑其它影响因素的情况下，随着泵径、冲程和冲次的增大，单耗升高，且冲次的变化对单耗的影响较冲程和泵径大，呈平方关系。相对高的冲次，既能增加惯性载荷和抽油杆弹性变形损失，又会缩短泵吸入液体的时间，降低泵的充满程度，使产液量降低，导致单耗高。通过合理匹配地面抽汲参数，在保持理论排量不变的情况，增加冲程，降低冲次，不但可提高泵效，而且能在实现抽油机井系统节能的同时，有效改善井下杆、管、泵及地面设备工作状况，延长检泵周期，降低检泵率，减少地面设备维护工作量，延长设备使用寿命。

1.2抽汲参数与油井检泵率的关系

油井检泵率随冲程、冲次利用率降低而降低；管断井数随大冲次井数的减少而减少。抽油机运转时，抽油杆柱及液柱随驴头做变速运动，因此管杆承受惯性载荷。相同的抽吸参数，不同的匹配，所产生的惯性载荷不同。

2现场试验

2.1选井条件

合理匹配抽油机井地面抽汲参数工作应按照“大泵径、长冲程、低冲次”的总体原则，为客观评价措施节能效果，一般应在保持理论排量基本不变的情况下，把冲程调至最大，适当调小冲次。结合生产实际，合理匹配地面抽汲参数的目标井应满足以下条件：

（1）冲次降低值不能太小。为了实现较好的节能效果，较大程度的改善井下杆、管、泵和地面设备工作状况，调整参数后，冲次降低值不能太小，冲次降低值要在1.0次/分以上，否则调参效果不明显。

（2）调整参数后，冲次不能太低。选井时应考虑皮带轮外径、冲次和电机轴径三者的关系，特别是对于装机功率较大的井，冲次不能调太低，否则，皮带轮壁厚太薄，无法满足应力要求。皮带包角太小，会增加皮带绕轮弯曲损失功率，缩短皮带使用寿命。调小冲次后冲次值应在4次/分以上，对电机装机功率在37kW及以上的抽油机井，调小冲次后冲次值应在5次/分以上。

（3）调整后柱塞不能脱出泵工作筒。不同型号和泵径的抽油泵，泵筒长度不同，在调大冲程时，应充分考虑地面冲程长度、井下有效冲程长度、防冲距、柱塞长度、冲程损失和泵筒长度等的关系，合理控制冲程长度，避免柱塞脱出泵工作筒。

2.2统计分析

按照选井条件，在技术上适合合理匹配地面抽汲参数的抽油机井某矿共有85口。这部分井，目前平均冲程2.89m、平均冲次5.51次/分，采取合理匹配抽汲参数后，平均冲程将达到3.39m、平均冲次可降至5.12次/分，平均冲程提高0.5m、平均冲次降低0.39次/分。

2.3现场调查

在现场实施前，进行了深入细致调查。经调查，有33口井暂时不具备调整条件，主要原因有四个方面：一是泵况变差，待检泵；二是曲柄销子锈死，不能调整冲程；三是冲程孔损坏，不能将冲程调大；四是电机额定功率大，无法将皮带轮加工到目标尺寸。结合生产实际，对52口井采取了合理匹配地面抽汲参数措施。

2.4实施效果

对比表明，平均冲程增加0.7m，平均冲次降低1.2次/分，平均泵效提高3.7个百分点，平均系统效率提高0.1个百分点，平均单耗降低2.1kWh/t。某矿对油井抽吸参数进行了调整，主要对大泵径井参数进行调整，杜绝9次/min采油，对保护地下管柱、降低管杆断脱和检泵率起到了重要的作用。某队A井，从2008年至2010年共发生四次管杆断现象，2010年1月12日作业后将冲程3m，冲次6.2次/min的组合，调整为冲程3.6m，冲次5.8次/min。调后上载荷下降，下载荷上升，交变载荷下降，泵效上升，最小负荷上升，见到一定效果。

（1）节电。措施前后对比，平均单井日节电30.7kWh，节电率19.8%，预计当年节电40.25×104kWh。

（2）增产。合理匹配地面抽汲参数措施后，平均单井泵效提高3.7个百分点计算。这52口井平均理论排量95.1m3/d、平均含水92.0 %，合理匹配地面抽汲参数措施后，年增加产液3.5×104t、年增加产油0.5×104t。

（3）减少抽汲次数。合理匹配地面抽汲参数措施后，单井平均冲次按降低1.2次/分计算，生产时率按97.5%计算，平均单井年减少抽汲61.5×104次，85口井年可少抽汲0.29×108次。

3结论及认识

针对有参数匹配潜力的抽油机井，采取合理匹配地面抽汲参数措施，经济效益和社会效益显著。随着能耗井点逐年增加和节能新技术的广泛应用，如二次减速皮带轮装置，适合合理匹配地面抽汲参数的抽油机井井数还将增加，效益潜力巨大。

（1）随着泵径、冲程和冲次的增大，单耗升高，产量升高，且冲次的变化对单耗的影响较冲程和泵径大。

（2）相同的抽汲参数值，不同的冲程、冲次匹配，所产生的惯性载荷相差较大，冲次越高，载荷变化越大，且随泵径增大， 惯性载荷相差会更大。

（3）合理优化参数，降低冲次，调大冲程，减小交变载荷对杆管的冲击，可有效延长检泵周期。

参考文献：

[1] 张琪.有杆泵采油.采油工程原理与设计[M].北京：石油工业出版社，1997.

[2] 胡博仲.机械采油井系统效率.大庆油田机械采油配套技术[M].北京：石油工业出版社，1998.

[3] 范凤英.提高抽油井系统效率技术[M].东营：石油大学出版社，2002.

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